含水率和颗粒级配对TJ-1模拟月壤力学性能影响的试验研究
摘要：月球探测2期工程中，需在地球上进行探测器软着陆过程及月面巡视探测的模拟试验，上述试验中月壤特性的模拟至关重要。通过试验研制出了适用于上述试验的Tongji-1（简称TJ-1）模拟月壤。但2期工程中可能需用到近千吨的模拟月壤，由于客观条件限制，难以满足含水率为0％、颗粒级配与目标级配完全吻合的技术要求。为此，开展了含水率及颗粒级配对TJ-1模拟月壤力学性能影响的试验研究。根据TJ-1模拟月壤在不同含水率时的力学试验结果，建立了强度参数与含水率的关系式，建议含水率上限值为3％，并通过TJ-1模拟月壤不同颗粒级配曲线下的力学性能测试，得到了级配变化的许可范围。复杂应力条件下原状饱和海洋黏土残余变形特性试验研究
摘要：针对取自黄河三角洲地区的原状饱和海洋软黏土，进行了一系列非均等固结条件下的应力控制式双向耦合循环剪切试验，着重探讨了初始大主应力方向角α0、循环剪切荷载分量比R以及循环应力水平（用循环应力比皿来表示）对饱和海洋黏土残余变形特性的影响。试验结果表明，α0对循环剪切过程中产生的残余轴向应变禾破坏时的岛以及残余轴向应变比晶ετ/εmax与循环次数比N／Nf之间的关系具有显著影响。随着尺值减小，循环剪切过程中产生的品逐渐减小，且破坏时的ετ亦逐渐减小。对应相同N／Nf，随着R值减小，ετ/εmax值先增大后减小。试验数据经归一化处理后，不同R值对应的岛ετ/εmax-N/Nf关系曲线集中于一个狭窄的条带内，可用统一的表达式来表示。α0=0°与90°时，不同R值对应的残余剪应变γτ-循环次数Ⅳ关系曲线差异性并不十分明显，而α0=30°与60°时，R对γτ-N关系影响显著。低应力与高应力水平循环荷载作用下ετ与γr随Ⅳ的增加变化规律差异性明显，分别建议了相应的ετ/εmax-N/Nf关系表达式。高陡边坡滑坡体黄土的强度特性研究
摘要：黄土台塬是黄土地区典型的地貌特征，塬边多为高陡边坡，极易发生崩塌和滑坡地质灾害。位于陕西境内泾河以南的黄土塬一泾阳南塬为典型的高陡黄土边坡，其崩塌、滑坡地质灾害频繁发生，自东南向西北的大小滑坡形成了延绵约30km的滑坡群。对泾阳南塬滑坡群进行分析，以其中一规模较大的近年滑坡——东风滑坡为例进行了实地考察、现场测量，对滑坡体后缘和前缘的黄土进行了一系列的室内物理和力学性质试验。分析了高陡黄土边坡滑坡的发生过程和破坏机制，由颗粒分析和湿陷性试验得出滑坡体前后缘土体的湿陷液化特征。分析了不同含水率对强度参数的影响，并对比分析了原状黄土和重塑黄土的强度参数和结构性，验证了重塑饱和黄土的应力一应变关系和体应变一轴应变关系与邓肯～张模型符合较好，为高陡黄土边坡稳定性分析强度参数的合理选取提供了参考。含浅层气砂土的赋存特征及其非饱和参数预测
摘要：从地质成因角度分析了杭州地区浅层气藏的形成过程，探讨了储层土体的原始赋存分带特征，认为规模气藏中位于浅层气富集带内砂土的吸力变化范围不大，初始赋存含水率大致与其残余含水率接近，一般处于残余含水状态。基于VG模型描述的储气砂土-水特征曲线，提出了间接获取储层砂土非饱和参数的工程预测方法。对比试验结果表明：借助VGM模型、Parker模型和乘幂形式的强度公式，能够有效地预测含浅层气砂层的渗水系数、渗气系数和抗剪强度等非饱和参数，可满足地铁工程超前采取防治措施、消除浅层气地质灾害的需要。荷载作用下土体气压劈裂效果试验研究
摘要：采用自行研制的模型试验装置进行了不同喷气压力和上覆荷载下土体的气压劈裂室内模型试验，分析了喷气压力和上覆荷载对土体气压劈裂效果的影响。试验结果表明，向土体中喷入高压气体能在土体中产生裂隙，裂隙可加速超静孔隙水压的消散；喷气结束时裂隙宽度达到最大值，喷气结束后裂隙不完全闭合，残余裂隙宽度为裂隙宽度峰值的1／100。对比不同喷气压力和上覆荷载作用下气压劈裂试验结果发现，气压劈裂影响范围与裂隙宽度均和喷气压力与上覆荷载大小密切相关，其中喷气压力对气压劈裂影响范围与裂隙宽度的影响更为显著；气压劈裂影响范围与喷气压力呈双曲线相关关系，裂隙宽度与喷气压力呈线性正相关关系；气压劈裂影响范围随上覆荷载增加而减小，裂隙宽度与上覆荷载呈线性负相关关系。充气锚杆在砂土中的模型试验研究
摘要：为探讨充气锚杆的承载特性，通过建立室内试验模型，改变锚杆充气压力大小、埋设深度、土体密度、橡胶膜长度、厚度等条件，进行了一系列的抗拔试验，得到相应的荷载一位移曲线。研究结果表明：在影响充气锚杆抗拔承载力的诸多因素中，充气压力及土体密实度与承载力成一定倍数增长关系，是最显著的影响因素；其次是橡胶膜长度，成显著线性增长关系；充气锚杆的极限位移主要来自橡胶膜的弹塑性变形，反映了充气锚杆在抗拔过程中橡胶膜的力学行为；通过与常用锚杆的对比分析，得出充气锚杆的极限抗拔承载能力约是单锚片螺旋锚的413倍，是双锚片螺旋锚的1．9倍，其极限侧阻力约为一般注浆扩大头锚杆的2～4倍。扩底桩桩端承载机制初探
摘要：桩端承载力是扩底桩承载力的主要组成部分，如何定性、定量地评价其承载机制是扩底桩设计的关键。通过扩底桩的模型试验，对扩底桩桩端承载机制进行了探讨分析，得出了以下结果：扩底桩承载力的大小受桩端阻力的发挥程度控制。扩底桩桩端承载力和桩周摩阻力发挥的不同步程度要比非扩底桩的显著。扩底桩桩端极限破坏形状与非扩底桩的不同，类似于逆向的锚板基础破坏形状。由于扩底部的存在，使得桩端地基承载力强度有所下降；在扩底桩桩端承载力设计计算时，必须进行因扩底引起桩端承载力降低的修正。桩承式路堤土拱效应的试验和数值研究
摘要：对桩承式路堤中的土拱效应进行了三维模型试验研究。根据试验结果，分析了应力折减系数大小和填土中的竖向应力分布特点。对比分析了实测值与Terzaghi方法和Hewlett＆Randolph方法计算值之间的差异，验证了各方法的适用性。采用三维有限元对模型试验进行了数值模拟，重点分析了路堤填土的大主应力方向、应力水平和沉降模式等几个关键问题。试验和数值结果表明，Terzaghi方法与Hewlett、Randolph方法给出的应力折减系数数值接近，但填土中竖向应力分布模式截然不同，且与实测值有所区别。若在Terzaghi方法中采用合适的滑动面形状，得到的计算结果与实测值较吻合，能够反映竖向应力沿深度分布的特点。软土地区扩孔灌浆预制管桩承载力研究
摘要：对软土地区的管桩竖向承载力试验成果进行了统计分析，研究表明：逾70％的管桩实际采用的竖向承载力不足管桩桩身强度的50％，未能充分发挥管桩桩身材料具有较高强度的优势。开发了适用于软土地区的扩孔灌浆管桩专利技术，通过在桩端设置尺寸大于桩身外径的端板，实现沉桩的同时在桩周形成大于桩身外径的空间，并利用管桩余浆等胶凝材料在此空间进行注浆形成扩孔灌浆管桩。对13根试验桩进行竖向抗压、抗拔和抗水平力足尺试验，表明该工艺可显著提高管桩桩端和桩侧土的阻力，以提高管桩的竖向承载力和抗侧移刚度，并在某重点工程中进行了应用，取得较好的社会经济效益。基于黄土物理化学性质变化的固化土强度影响因素分析
摘要：基于黄河中游地区黄土白西北向东南分布变化的规律，研究黄土的物理化学性质和矿物成分对水泥基土壤固化剂固化土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明：随着黏粒含量的增加，固化土的强度先降低后增加，其中黏粒含量17．0％是分界点；随着碱度的增加，固化土的强度增加；蒙脱石的加固效果好于伊利石，在以伊利石为主的土中，随着伊利石含量的增加，固化土的强度升高；随着阳离子交换总量的增加和交换性钠离子百分比的降低，吲化土的强度增加。研究表明，黄土的物理化学性质不同是水泥基土壤固化剂土质适宜性产生的主要原因；黄河中游地区自西北向东南加固t的强度具有增大的规律性。强夯激励下黄土边坡动力响应模型试验研究
摘要：设计并完成了1：20比尺的黄土边坡大型动力模型试验，探讨了模型试验中的相似律、边界条件处理等问题；研究了强夯激励下黄土边坡的动力特性变化规律与动力响应规律，以及边坡坡率对动力特性和动力响应的影响。试验结果表明，边坡坡率越大，动力响应幅值越大；强夯激励下黄土边坡的动力响应幅值均随冲击荷载作用而产生并迅速衰减；振动周期在1S之内，主频率在25-45Hz之间，不会出现振动叠加现象。强夯激励下黄土边坡对径向加速度的放大效应更显著，下部边坡以竖向振动为主，上部边坡以径向振动为主。黄土边坡的边缘部位对强夯冲击振动的反应幅值较之内部存在放大现象。沿坡高方向，边坡对输入加速度具有明显的放大作用，坡顶处的放大效应最为显著。试验结果有助于揭示黄土边坡在强夯激励下的动力响应规律，为黄土地区的工程设计和施工提供有益的参考。非饱和压实膨胀土渗透特性的试验研究
摘要：压实膨胀黏土常用于防止填埋场中固体废物产生二次污染，或作为核废料处置库通道隔绝层，这主要取决于压实膨胀黏土衬垫层或隔离层的防渗特性，而这种压实膨胀黏土层通常又呈现出非饱和特性。基于GDS非饱和土三轴试验系统，开发拓展其试验功能，研究直接测量压实膨胀黏土的水渗透系数的试验方法，同时结合电镜扫描试验，从微观角度定量分析压实膨胀黏土渗透过程中产生的微观、宏观变化特征。结果表明，压实膨胀黏土在渗透过程中产生的体积变形主要是由于土孔隙中气体被压缩、孔隙微结构发生变化的结果；压实膨胀黏土水渗透系数受吸力、围压、干密度、饱和度等因素控制。节理峰值后归一化位移软化模型
摘要：切向荷载作用下贯通节理岩体峰值强度后的剪切应力、位移变形规律一般呈双曲线形式发展，即峰值后强度衰减速率逐步变小而趋于0，到达残余强度。直剪试验表明，非贯通节理岩体峰值后剪切应力、位移呈“S”型趋势发展，即强度衰减速率先是逐步增大，到达一定程度后逐步减少，最后趋于稳定达到残余强度值。贯通节理岩体峰值强度后的本构关系并不适合于描述该特征。提出一个新的非线性归一化位移软化本构模型，通过归一化剪切应力月与归一化剪切位移D的指数函数关系体现峰值后剪切应力、位移的发展趋势，即模型采用无量纲表达式。归一化剪切应力R是峰值后强度降τp-τ与峰值强度、残余强度差值τP-τr的比值；归一化位移D是峰值后剪切位移、峰值位移差值δ-δp与残余位移、峰值位移差值δr-δp的比值。对含不同起伏角的非贯通节理岩体在常法向荷载条件下的直剪试验数据进行拟合分析，模型预测结果与实测值具有相当高的吻合度，验证了模型的正确性。颗粒运移对蒋家沟土体渗透性影响的试验研究
摘要：对蒋家沟流域泥石流源区两种分散性不同的土（G1土具有强分散性，G2土无分散性）进行室内土柱自滤试验，研究了土柱在常水头（水头为5cm）渗流过程中颗粒运移对土柱不同部位渗透性的影响。入渗液采用了煮沸过的清水与浓度为1g／L的悬浮液（悬浮颗粒的粒径范围为1．6～104．74gm）。在清水渗流过程中，两种土样的入口处土层渗透性随着时间而增大，出口处土层的渗透性先增大后减少。在悬浮液渗流过程中，两种土的各土层的渗透性都有下降趋势，但在入口处土层最为显著，G1土样下降了一个数量级以上，G2下降了近两个数量级，且G2土所用时间较G1土短，即G2土的渗透性减少速率更加明显；两土柱中渗透流量都有显著减少。研究表明：土体的分散性在颗粒运移过程逐渐占主导地位，即强分散性土自身颗粒的运移明显，能抵消一部分外来颗粒的积聚堵塞作用。从试验结束后土柱的外观图像观察也发现，入渗的悬浮颗粒在土柱的各个位置都有分布，但主要沉积在入口处，这与土柱各层渗透性的变化相吻合。此外，两种土流失的颗粒都只是集中于渗流的开始阶段，流失颗粒粒径范围集中在数微米至数十微米之间。橡胶颗粒改良粉煤灰土的动力特性试验研究
摘要：对橡胶颗粒改良粉煤灰土的动强度、动模量、黏聚力和内摩擦角进行了动三轴试验研究，并将试验结果与粉煤灰土的动力特性加以对比，分析表明：粉煤灰土及橡胶颗粒改良粉煤灰土在同一围压下动强度均随破坏周数的增加而减小；在同一破坏周数下动强度随着围压的增加而增加；粉煤灰土的黏聚力为203．73kPa，内摩擦角为110；橡胶颗粒改良粉煤灰土的黏聚力为227．26kPa，内摩擦角为17°，橡胶颗粒改良粉煤灰土的黏聚力增大了23．53kPa，提高了11．55％；粉煤灰土的初始切线模量及平均动模量高于橡胶颗粒改良粉煤灰土的初始切线模量及平均动模量。研究表明，橡胶颗粒改良后的粉煤灰土具有动强度高、黏聚力和内摩擦角大的特点，从而说明橡胶颗粒改良后的粉煤灰土可以作为季冻区路基冷阻层材料。基于统计损伤的井壁坍塌压力模型
摘要：目前在计算油气井壁坍塌压力时，通常采用摩尔一库仑准则，该准则没有考虑中间应力对岩石破坏过程的影响，计算结果比较保守，限制了低密度钻井液发展。针对这一情况，考虑岩石破坏过程中的损伤，基于统计损伤原理，对统一强度准则进行了修正，并利用修正后的强度准则建立了新的井壁坍塌压力模型。结果表明，修正后的统一强度准则能更好地模拟岩石强度，利用该准则建立的井壁坍塌模型计算出的坍塌压力比传统的摩尔一库仑准则低，准确率更高。PS加固对非饱和遗址土的渗透特性影响研究
摘要：高模数硅酸钾（简称PS）对西北干旱区的土遗址具有明显的加固效果，其加固后的土体也具有较好的渗透性。采用Ⅵ-T非饱和土渗透仪和常规压力板仪测试了PS加固前后饱和样的渗透系数和非饱和土的土-水特征曲线（SWCC），并利用相关模型预测了非饱和土的渗透系数。结果显示，PS加固以后，在各个含水条件下的渗透性都有一定程度的提高，7％PS加固样表现非常明显。其原因是PS与土颗粒进行了非常复杂的物理化学变化，在反应中颗粒的几何形状发生变化，大量棱角弱化或消失，土颗粒磨圆度变好。同时，孔隙壁变得光滑、平直，孔隙弯曲因子减小，有效孔隙增大，这些因素导致了非饱和黏土的渗透性能有较大幅度提高。电镜测试分析了PS加固以后黏土颗粒及孔隙的变化，较好地验证了渗透性试验的结果。残积土抗剪强度的环剪试验研究
摘要：残积土风化剧烈，研究其大变形下的工程特性很有必要。利用环剪仪的试验特点，可以研究土体在较大剪切位移下抗剪强度的变化规律。通过对残积土残余和峰值强度的环剪试验测定和对试验数据的整理与对比分析，得到了含水率与残余强度指标之间的关系，证明大变形下残积土具有浸水软化的特性；从应变阈值角度分析了残积土应变软化的性质，不同剪切位移下的残积土具有不同的抗剪强度，所研究的残积土达到峰值强度对应的应变介于0．02～0．06之间，而到达基本稳定的残余强度所需要的应变介于0．06～0．20区域内。研究还发现，矿物成分不同直接影响到残积土的残余强度，是残积土不均匀性的内部因素。
