加筋土石坝小型振动台模型试验分析

土石坝振动台模型试验是认识坝体地震破坏过程和检验抗震措施效果的重要手段之一。针对2种坝体材料,利用小型振动台,开展了一系列不同加载工况、不同加筋方式的土石坝小型振动台模型试验。试验结果表明：①2种坝体材料的初始破坏都首先从坝顶开始,表明坝顶是抗震的关键部位,与已有研究成果基本一致;②相同加载条件下,级配较差的碎石料模型坝的抗震性能优于砂砾石料,表明相对于级配,堆石料自身的性质对土石坝抗震性能的影响更大;③由细铁丝网和纱布组成并在坝坡采取包裹处理的复合加筋的抗震措施,抗震效果优于平铺纱布、平铺纱布且在坝坡包裹处理、平铺细铁丝网等的抗震措施。研究成果可供进一步开展土石坝大型振动台模型试验的材料选择、抗震措施设计等参考。     

筋-土界面循环剪切刚度和阻尼比的试验研究

为了研究筋-土界面在遭受动力作用时的表现,利用大型直剪仪对土工格栅、土工编织布、土工无纺布和砂土界面进行了一系列循环剪切试验,得到了不同工况下界面的剪切刚度和阻尼比,并探究了循环次数与剪切刚度和阻尼比之间的规律。研究结果表明,同一循环次数时格栅-土界面的循环剪切刚度最大,土工编织布-土界面的阻尼比最大;剪切位移幅值为3 mm时3种竖向应力下界面都呈现出循环剪切硬化的特征,随着循环次数的增加,各竖向应力下的界面阻尼比有趋于某一值的趋势;砂土密实度越大,同一循环次数对应的剪切刚度越大,阻尼比越小,且随着循环次数的增加3种砂土密实度的界面阻尼比有趋于同一值的趋势;循环剪切位移幅值为5 mm的界面发生循环剪切软化现象,剪切位移幅值越大,界面同一循环次数的阻尼比也越大。     

四种因素对纤维加筋盐渍土抗压性能的影响

滨海盐渍土的盐胀、溶陷和吸湿软化等不良特性导致其抗压性能的降低。选择含水率13%、15%、17%,干密度1.77、1.80、1.84 g/cm3,加筋长度为6、12、19、25、31 mm,质量加筋率为0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%四种影响因素,开展聚丙烯纤维加筋土的无侧限抗压试验。试验表明,抗压强度随含水率的增加而减小,随干密度的增大而增大,随加筋长度和质量加筋率的增加先增大后减小,在加筋长度为19 mm和质量加筋率为0.2%时强度达到峰值;应力-应变曲线均呈应变软化型,含水率对应力-应变的影响程度最大。多元非线性逐步回归分析得出4种因素对抗压性能的影响程度大小依次为含水率、干密度、质量加筋率和加筋长度,纤维加筋可明显提高滨海盐渍土的抗压强度及抗变形性能。     

以抗压强度确定麦秸秆加筋盐渍土的加筋条件

滨海盐渍土具有盐胀、溶陷和吸湿软化等不良工程地质问题,未经固化处理不能满足工程建设的强度和变形要求。借鉴合成纤维加筋土和草根土的研究成果,初步确定包括加筋长度、质量加筋率、加筋形状和石灰掺加量等因素的麦秸秆加筋盐渍土的加筋条件。通过抗压强度试验和Taguchi正交试验设计优化方法,确定最优加筋条件为：加筋长度为10 mm、加筋率为0.25 %、形状为1/4圆弧状和石灰掺加量为8 %。以麦秸秆作加筋与石灰共同加筋固化滨海盐渍土,其抗压强度试验结果表明,石灰+麦秸秆加筋盐渍土的抗压强度、抗变形能力和水稳性均优于石灰土和盐渍土。初步的研究成果对今后系统研究麦秸秆加筋滨海盐渍土的抗压强度、抗剪强度和变形特性等具有指导意义。     

加筋率对稻秸秆加筋土开裂特性的试验研究

针对花岗岩残积土边坡生态防护采用的稻秸秆加筋土,通过室温与模拟日照条件下的加筋土开裂试验研究稻秸秆加筋率对土体开裂性能的影响规律,结果表明:室温条件下稻秸秆加筋率为0.3%,0.4%和0.5%的试样均未发生开裂;模拟日照条件下加筋土试样开裂过程按裂缝宽度发展速度可分为缓慢发展Ⅰ、快速发展Ⅱ、缓慢发展Ⅲ和稳定发展Ⅳ4个阶段,快速发展阶段加筋率0%,0.4%,0.5%的试样均完成70%以上的裂缝开裂宽度,加筋土样含水率呈现出快—慢—快—慢的变化过程,而裂缝宽度呈现快—慢—稳定的变化过程,稻秸秆对试样具有保湿作用,但加筋率过多会导致土样中的空隙增大,为水分蒸发提供通道;稻秸秆加筋土开裂的界限加筋率应为0.3%,其结果可为稻秸秆加筋土生态防护设计提供借鉴。     

基于抛物索理论的加筋土调整不均匀沉降研究

由于固结沉降、降雨或地震等作用,在软土或新老地基结合处,不均匀沉降现象是一种常见的工程病害,采用加筋土结构来调整不均匀沉降是工程上常用的处理措施。然而,现阶段关于加筋土结构在不均匀沉降条件下筋材变形规律的理论研究尚少,且工程实践往往先于理论研究。为完善并简化加筋土结构的设计理论,以加筋土结构中筋材变形为研究对象,在基于抛物索理论的基础上,提出了一种在不均匀沉降下加筋土结构筋材变形的计算方法。通过室内模型试验并结合理论分析初步验证了该计算方法的可行性和准确性。该方法计算简便,不需要反复的数值模拟,计算结果能够满足实际工程的精度需要,对进一步完善加筋土结构设计的计算理论具有一定的意义。     

含盐量与布筋方式对纤维加筋土抗压性能的影响

纤维与石灰粉煤灰加筋固化土的抗压性能受到含盐量与纤维布筋方式的影响。选择9个含盐量(0.5%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%、5.5%、7%、8.5%和10%)和6种布筋方式(试样整体、上1/3、上1/2、中1/3、下1/2和下1/3),开展固化土与加筋固化土的无侧限抗压试验。试验结果表明,随含盐量的增加,固化土及纤维加筋固化土的抗压强度与破坏应变先减小后增大,临界含盐量为7%左右;纤维位于试样的中1/3处时抗压强度最大,试样整体、下1/2、上1/2、下1/3与上1/3处布筋时抗压强度依次减小;固化土与纤维加筋固化土的应力–应变关系均为应变软化型;试样整体布筋时,土的抗变形性能最优。纤维加筋作用可抵消高含盐量引起的盐胀与吸湿软化对固化土抗压性能的破坏。选择试样整体布筋或中部布筋时,加筋效果更为显著。     

三明治形加筋土筋-土界面动力剪切特性

三明治形加筋土是一种在黏土中加入加筋砂层形成的混合填料形式的新型加筋土。为了研究不同条件下三明治形加筋土筋-土界面的动力剪切特性,采用大型直剪仪对三明治形加筋土进行了一系列循环剪切试验,研究了不同薄砂层厚度、循环剪切幅值和竖向应力对界面剪切特性的影响。试验结果表明：筋-土界面的剪应力峰值随着循环次数的增加而增加,循环周次为10时,薄砂层厚度为5、6、7、8、9 mm的条件下,筋-土界面的剪应力峰值分别为24.84、27.4、27.94、26.33、24.68 kPa,表明薄砂层厚度为7 mm时,筋-土界面在循环剪切阶段的峰值剪应力最大;剪切幅值越大,界面循环剪切的最终剪缩量越大,同一循环次数对应的剪切刚度和阻尼比越小;在不同竖向应力下,界面在循环剪切过程中都发生了循环剪切硬化现象,循环周次为10时,竖向应力为30、60、90 kPa的条件下,筋-土界面的剪应力峰值分别为20.4、25.14、32.96 kPa,表明剪应力峰值随竖向应力的增大而增大,同一循环次数对应的剪切刚度也随竖向应力的增大而增大。     

纤维加筋土中单根纤维的拉拔试验及临界加筋长度的确定

纤维加筋土物理力学性质主要受纤维与土界面之间作用力大小的控制,了解界面的微观力学行为对研究纤维加筋土的机制及工程应用具有重要意义。首先,利用自行设计的纤维拉拔试验装置,对不同含水率和不同干密度的土样进行了单根纤维的拉拔试验,测试并计算了单根纤维与土接触面之间的剪切强度和残余剪切强度,分析了含水率和干密度大小对它的影响。结果表明,设计的试验装置和试验方法能较好地进行单根纤维的拉拔试验,具有较高的准确性和精度。获得了纤维加筋土中界面剪切强度和残余强度与土样含水率和干密度之间的定量关系;分析拉力-位移曲线表明,加筋土中纤维的拉拔特性取决于筋土界面的力学行为,曲线的形状受含水率和干密度的影响不明显。最后,利用测得的筋土界面强度导出了纤维加筋的临界长度。     

上限法在加筋土结构物稳定性分析中的应用

将极限分析上限法用于加筋土结构物稳定性分析的关键是滑动面上内力功如何计算的问题。在总结了基于传统塑性理论上限法内力功的计算方法的基础上,将基于广义塑性理论的上限法应用到杨俊杰的内力功计算方法中。对比基于传统和广义塑性理论的上限解及离心试验结果,认为基于传统塑性理论的上限法应用简单,计算结果基本可靠;基于广义塑性理论的上限法虽然理论上比较完善,但当滑动面为曲线时,应用繁琐。