粗粒土

摘要： 无论是原状土还是重塑土均存在初始结构性,土体初始结构所抵抗的剪应力为土体结构强度。为了研究无胶结粗粒土初始结构强度,定义了粗粒土剪切过程中初始结构变化点特征,并根据大于20 mm粗颗粒含量将粗粒土划分为4种结构类型,采用可视化直剪仪对不同结构特征的粗粒土进行直剪试验,通过剪切过程中粗粒土平面孔隙比、配位数、概率熵等3种初始结构指标的数值大小及变化趋势,来确定不同初始结构的粗粒土结构临界强度。结果表明:不同初始结构类型粗粒土在相同正应力、相同颗粒种类的情况下,其抗剪强度大小与结构强度占比大小的排序一致,表明了颗粒结构强度在抵抗剪应力的整个过程中起到了重要作用。4种初始结构类型粗粒土平均结构强度占比为36.27%,即结构强度占峰值抗剪强度的36.27%,其中排列接触结构的结构强度占比最高,为36.62%,其次为镶嵌结构36.61%,悬浮密实结构35.99%,叠置结构的结构强度占比最低,为35.87%。

摘要： 藏东南地区降雨量充沛,粗粒土边坡广泛分布,滑坡泥石流灾害频发,雨水入渗是导致灾害发生的重要影响因素。研究藏东南地区粗粒土的降雨入渗规律,对滑坡泥石流灾害的防治具有重要意义。通过自制的降雨入渗试验装置,对单一粒径的粗粒土开展了3种干密度和降雨强度条件下的降雨入渗试验,获得了湿润峰运移距离、含水率和气压随时间变化的试验数据。分析试验数据表明:各试验条件下雨水均为匀速入渗;降雨强度越大,雨水入渗速度越快;降雨强度越大、干密度越大,同样深度土体中被封闭气体的气压越大;干密度一定时,降雨强度越大,土体趋于稳定含水率时的值越大;小降雨强度条件下,干密度越大,含水率稳定值越大。

摘要： 分析了SL 188—2005《堤防工程地质勘察规程》中关于“土的分类”规定及特点,在总结规律的基础上,采用Python语言编程实现自动化处理。

摘要： 密实度是衡量粗粒土力学性能的重要指标之一。大量实验表明,颗粒形状对颗粒材料的密实度有显著的影响,但针对特定形状指标对密实度影响的研究较少。选取大石峡堆石坝料场的卵石料颗粒和块石料颗粒作为试验材料,通过三维扫描获取颗粒的真实形状,计算了颗粒的形状指标。基于颗粒的真实形状,构建模拟真实粗粒土颗粒的离散元团簇体模型。采用压缩边界法对颗粒集合体进行制样,并对所有试样孔隙比进行测定。BP神经网络与Olden方法相结合的参数敏感性分析显示:对密实度敏感性较强的形状指标依次为三维球度、凸度、三维圆度和二维圆度,颗粒的三维球度指标能够较好地反映粗粒土密实度随颗粒形状的变化规律。考虑粗粒土颗粒三维球度的正态分布特性,针对三维球度呈不同正态分布的试样进行数值模拟,结果表明:试样的孔隙比随颗粒三维球度分布范围的增大基本保持不变,其分布范围的变化对孔隙比的影响较小。

摘要： 粗粒土的初始结构对其宏观抗剪强度及剪切过程中的强度演化有着重要影响,为研究粗粒土初始结构强度以及初始结构在剪切过程中对抗剪强度的贡献,采用可视化直剪仪研究土体宏观抗剪强度中颗粒的初始结构所抵抗的剪应力数值,得出粗粒土初始结构所抵抗的剪应力约占整体抗剪强度的1/3。针对颗粒形态、排列、接触关系等颗粒初始结构特征指标,分析初始结构前后各指标的变化规律,并采用AHP以及熵权法综合评价各因素对初始结构效应的影响权重,得到各个指标对粗粒土初始结构效应的权重大小。研究表明:颗粒接触关系对初始结构效应影响最大,其权重占比为42.66%,其次为颗粒整体轮廓系数,其权重占比为26.02%。

摘要： 在寒冷地区,粗粒土是路基、土石坝等工程主要填料,也在高寒山区斜坡上广泛分布。寒区高铁路基冬季冻胀病害和高海拔斜坡春季滑塌灾害等的防治与评价,均与冻融作用下粗粒土的力学特性密切相关。在查阅大量中外文献的基础上,从本构关系、物理特性、力学性质和界面问题等方面对寒区粗粒土力学理论的研究现状进行综述。通过引入不同新理论建立了考虑剪胀性、颗粒破碎性、非线性和冻融效应等粗粒土特殊性的本构模型;明确了粗粒土的基本物理性质、水理性、热物理和电学特性;基于大型直剪试验、大型三轴试验、数值模拟以及理论分析等手段深入研究了不同因素水平和应力条件下常温和冻融粗粒土的抗剪强度、变形规律以及作用机制;探讨了粗粒土-结构界面、冻-融界面的剪切力学特性及其与斜坡稳定性的关系;并且针对目前研究现状,对寒区粗粒土力学特性研究进行展望分析。

摘要： 依托具体堤防工程示范点进行粗粒土控制灌浆施工试验,并对钻孔、注浆材料选择、浆液性能、施工工艺参数及防渗效果等进行分析探讨,验证了套阀管注浆施工技术在砂卵砾石层堤身和地基控制灌浆施工中应用的可行性。分析结果表明,工程示范点所采取的渗透式注浆工艺可保证土体粒径较大的砂卵砾石地层水泥浆液顺利灌注,并能取得较好的注浆加固防渗效果。

摘要： 选取宁杭高铁德清站路基填料站现场典型粗粒土填料制备试样,在100,150,200,300 kPa围压下开展大型三轴固结排水剪切试验,得到相应的应力-应变和体变特性曲线。试验表明:围压越大,偏应力达到稳定值所需的轴向应变越大,当围压为300 kPa、轴向应变达到15%时,偏应力仍在继续增长。不同围压条件下的试样剪切初期均表现为剪缩,随着轴向应变增加,体积应变逐渐减小甚至过渡到剪胀。根据试验结果,选取不同围压下的峰值强度作为归一化因子,对填料的应力-应变关系进行理论分析,得到归一化偏应力与轴向应变的拟合关系曲线。由该曲线确定相关参数后,能较好地预测填料的应力-应变关系。

摘要： 软弱夹层在泥化成含粗粒滑带土的过程中其颗粒级配会发生明显变化,确定其颗粒级配变化规律是研究其物理力学性质的关键因素之一。以三峡库区黄土坡斜坡巴东组第三段岩体中泥化夹层和典型滑带土为例,基于最大颗粒粒径和分维数变化预测了夹层泥化土体的颗粒级配特征。结果表明通过颗粒筛分试验得到的典型泥化夹层颗粒尺寸分布具有分形特征,在取20mm为含粗粒滑带土最大颗粒粒径的情况下,随着颗粒质量—粒径分布分维数逐渐增大,预测土的类型也从碎石土演变成了砾砂、粉砂、粉土或粘性土。考虑最大颗粒粒径减小为10mm、5mm、2mm的情况下,也预测了泥化土体的类型变化,为软弱夹层泥化后的物理力学工程性质变化研究提供思路。

摘要： 粗粒土常常作为农业水土工程、水利工程和土壤特性改良工程的重要材料和载体,在浑水渗流作用下,其特性的变化对工程应用有重要影响。该研究推导了浑水渗流作用下,圆管中粗粒土渗流计算式,并采用自制装置系统分析了浑水渗流作用下粗粒土的渗透特性,探讨了粗粒土的水力梯度、渗透系数、渗流量以及孔隙填充率的变化规律,并将推导的理论式与试验结果进行对比验证。结果表明:在水力、几何条件均满足的前提下,浑水在粗粒土中的渗流可分为3个阶段,分别是细颗粒运移畅通阶段(阶段1),孔隙堵塞和运移并存阶段(阶段2)和粗粒土顶部淤积分层阶段(阶段3),粗粒土在各阶段表现出不同的渗透和物理特性;粗粒土渗透特性主要受到浑水浓度和水头的影响,随着浓度和水头的增大,浑水中细颗粒在粗粒土中的运移、堵塞和淤积会加剧,粗粒土整体的水力梯度会增大,而渗透系数会逐渐减小;粗粒土的不均匀系数是影响浑水渗流过程的重要因素,不均匀系数越大粗粒土内部孔隙率就越小,细颗粒运移的通道越不畅通,更容易发生堵塞和淤积;随着水头的增大,在较大渗透力的作用下细颗粒的运移会更容易,但也加快了内部堵塞和顶部淤积的速度,细颗粒持续向下运移的距离也会减小;随着浑水浓度的增大,粗粒土顶部的孔隙会快速沉积、封堵,细颗粒运移速度和距离都会被削弱;试验完成后,粗粒土柱沿着渗流路径方向自上而下孔隙率逐渐较小,在0~5cm范围内下降梯度最大,5~20cm范围下降趋缓。研究结果揭示了浑水渗流作用下粗粒土抗渗透特性的变化规律,为浑水渗流和工程应用提供理论支持。

摘要： 采用长江科学院自主研制的大型微摩阻土工真三轴仪,对粗粒土开展不同中主应力系数(b值)、不同固结压力下的真三轴试验,研究三向应力状态下粗粒土应力变形和强度演化规律,并采用试验数据对几种经典强度准则进行初步验证.结果表明:相同中主应力系数b,试样应力—应变曲线初始阶段斜率以及峰值应力均随初始固结压力的提高而增大,低固结下试样体变先缩后胀,剪胀效应明显,而在高围压下,加载全过程试样均呈体缩,剪胀被显著抑制;固结压力一定,随b值的增大,试样峰值应力后软化现象和脆性破坏特征愈加明显,小主应变—大主应变关系曲线的斜率绝对值增大,且试样峰值应力对应的应变量略滞后于体变曲线反弯点对应应变,体现了粗粒土结构破坏过程机制;中主应力对粗粒土强度的影响显著,特别当b值在0～0.25范围内,较常规三轴试验其强度指标有显著增加;相对于其他几种强度准则,Lade-Duncan强度准则可较好地描述该粗粒料强度演化趋势.

摘要： 粗粒土的临界状态是构建本构模型的重要工具,目前考虑颗粒破碎影响的粗粒土临界状态并不明确.通过大型三轴CD试验,研究了粗粒土在临界状态时的颗粒破碎规律和应力变形特性,探讨了颗粒破碎对粗粒土临界状态应力比和临界状态方程参数的影响.主要结论如下:①粗粒土的临界状态应力比Mc并不是定值,而是与围压之间呈现出非线性的关系;②初始孔隙比对于临界状态应力比Mc的影响则可以忽略;③初始级配相同,围压和初始孔隙比不同的粗粒土,其临界状态在e-(p/pa)ζ平面可以用同一条直线来描述,且直线的参数是与初始孔隙比和围压无关的常数.

摘要： 为了合理反映粗粒土的状态依赖非关联应力应变特性,分数阶岩土塑性力学被提出.然而,目前所建立的模型是基于三轴试验结果,无法对真三轴条件下的应力应变特性进行预测.为解决这一问题,基于特征应力法对已有分数阶塑性力学模型进行了完善,使得模型可以预测土体在真三维应力作用下的应力应变特性.为验证模型的合理性,进一步选取不同初始状态条件下堆石料的真三轴压缩试验数据,对模型进行了验证,发现:三维化后的分数阶岩土塑性力学模型可以合理地模拟不同初始状态的粗粒土在真三轴压缩条件下的应力应变行为.

摘要： 随着我国水利水电工程的开发利用,良好的基岩坝基逐渐减少,深厚覆盖层地基将越来越多.深厚覆盖层地基的勘测是首先需要解决的问题.由于深厚覆盖层地基由较大颗粒的碎石土构成,其物理、力学、渗透等指标的测试较为困难.取样则很容易破坏土体的原有结构、应力状态及历史影响.因此采用原位试验、室内试验以及开挖验证相结合的方法,建立深厚覆盖层地基土体的物理、力学、渗透等参数指标在各种方法之间的关系就非常重要.这样可以根据一定的室内试验估计原位土样的物理、力学系渗透指标,以用于工程设计.论文正是为解决这一问题而开展的研究工作.通过开挖后现场原位试验论证了大埋深下粗粒土物理力学特性的规律.本文总结了大埋深下粗粒土勘察方法,统计分析了现场原位试验中干密度、平均粒径与土体承载力、变形模量、粘聚力之间关系;统计了现场原位试验中渗透系数与临界坡降之间规律;对现场原位实验与室内试验进行了对比研究,找出了室内试验粘聚力、内縻擦角、破坏及临界坡降值估算与原位试验对应值统计规律.这些研究工作可提高深厚覆盖层勘测工作的效率,有重要的工程应用价值.

摘要： 开展了不同细粒含量的无粘性和含黏粒粗粒土的共8组大型三轴排水剪切试验,研究了级配对粗粒土强度、变形、剪胀特性和颗粒破碎的影响.试验结果表明细颗粒含量的大小、是否含泥是粗粒土力学特性的重要影响因素;分析了无粘性粗粒土的颗粒破碎率随围压大小、级配的变化;研究了剪切峰值随围压、细颗粒含量的变化规律,讨论了不同围压、不同级配特征情况下粗粒土的剪胀特性.根据含黏粒粗颗粒土的试验结果,分析了含泥量对强度和变形特性的影响,并从机理上分析了细粒含量对无粘性和含黏粒粗粒土的力学特性影响的差异性.试验结果表明对于土石坝工程良好的坝体填筑料级配、严格控制小于0.075mm颗粒含量,有利于提高坝体的稳定性和减小坝体沉降.

摘要： 对两种级配的砾石料,分别进行了两种中三轴固结排水剪试验,一种是试样端部采用润滑试样帽法以减轻端部约束对三轴试验的影响;另一种试样则是常规三轴固结排水剪试验,即不采取端部减摩措施.对比分析两种试验的结果,以研究端部约束对三轴试样变形及强度的影响,分析润滑试样帽法对粗粒土试样的端部减摩效果.结果表明:试样在剪切过程中均表现出不同程度的剪胀性,常规三轴试样体积变形比减轻端部约束试样体积变形略小;当试验围压较低时,减轻端部约束对试样偏应力峰值影响相对显著,而高围压下,润滑试样帽法的减摩作用几乎消失;同样,内摩擦角ψ、初始切线模量置Ei、割线弹性模量E1均比常规三轴试验的小;随着围压的不断增大,润滑试样帽法减轻端部约束的效果明显减弱.

摘要： 在离散元数值试验中,微观参数的取值直接决定着宏观参数.目前微观参数的研究多针对窄级配土、小尺寸的试样,基于宽级配粗粒土微观参数的研究较少.本文采用离散单元法,根据某水利工程宽级配粗粒料试验级配,采用常规大型三轴压缩试样尺寸,分析了线性接触模型中颗粒接触刚度和颗粒摩擦系数等微观参数对初始弹性模量、初始体积模量以及峰值强度的影响规律.研究结果表明:(1)初始弹性模量和初始体积模量均随着刚度比的增大而减少,当刚度比较大时,峰值强度表现为明显的下降趋势;(2)颗粒摩擦系数的大小对峰值强度的影响显著,当摩擦系数小于0.8时,对初始弹性模量和初始体积模量的影响较大.建议针对大尺寸试样、宽级配条件的数值试验刚度比取值范围为10～50.摩擦系数取值为0.4～0.8.

摘要： 根据粗粒土颗粒破碎的分形模型,导出粗粒土颗粒破碎强度的尺寸效应,修正颗粒破碎几率的Weibull模型和粗粒土的剪切强度公式;根据黏土颗粒表面的分形模型,导出黏土的膨胀变形和压缩变形的统一表达式,建立分形介质土力学的理论框架.

摘要： 土的基本特性及本构关系与强度理论是土力学及岩土工程学科的重要理论基础之一.本文针对饱和黏土、砂土及堆石料等粗粒土,总结了这三类土在基本力学特性及本构强度理论方面的研究现状和发展趋势.饱和黏土部分主要包括压缩特性、剪切特性临界状态及剪胀/剪缩、结构性及其破坏、中主应力影响、各向异性及主应力偏转效应、不排水抗剪强度、流变特性、黏土微观结构特性等;砂土部分包括临界状态概念与剪胀性、砂土各向异性、应变局部化、微观力学解析模型等;堆石料等粗粒土部分则以颗粒破碎对堆石料等粗粒土的力学性质的影响为主线,重点介绍了颗粒破碎的度量方法、颗粒破碎对剪胀性、临界状态线的影响以及相应的本构模型、宏观-微观的力学分析方法.

摘要： 三维应力状态下粗粒料的变形性状对土石坝的沉降尤为重要.通过大型真三轴试验系统,对粗粒料开展了等小主应力等中主应力系数加载试验.试验结果表明:小主应力较小时,粗粒料的剪胀性较强,随着小主应力的增大,粗粒料的剪缩性逐渐增强.中主应力系数从0增大到0.5时,粗粒料的剪胀性基本上是逐渐减小的,而当中主应力系数增大到0.75时,剪胀性又有所增强.大主应变均表现为压缩变形,小主应变均产生膨胀变形,中主应变在一般三维应力状态下表现为压缩变形,而在常规三轴应力状态下中主应变则产生膨胀变形.

摘要： 本发明公开了一种测定粗粒土和巨粒土最大干密度的振动压实设备，包括振动压实机构和成型模具，振动压实机构包括机架、安装座以及驱动装置，安装座的上设置有冲压块以及振动电机，成型模具包括设置在冲压块下方的击实筒和护筒，机架的底部设置有底板，击实筒可拆卸的固定安装在水平的底板上，击实筒的两侧对称设置有安装杆，安装杆的顶部设置有螺纹连接部，护筒的底部与击实筒的顶部相互贴合，护筒的外侧壁对称设置有安装板，安装板上设置有与螺纹连接部卡接的卡槽，螺纹连接部上螺纹连接有与安装板压接的固定螺母。本发明的一种测定粗粒土和巨粒土最大干密度的振动压实设备，便于护筒的拆装，同时提高护筒与压实筒之间连接的稳定性。

摘要： 本发明公开了粗粒土动力湿化试验技术领域的一种粗粒土动力湿化试验装置，包括电机、三轴围压室、透水石和用于检测实验的得到实验结果的检测设备，检测设备固定设置在透水石底端，透水石固定设置在三轴围压室中央下内壁，包括带有橡胶膜的压力桶，压力桶下端固定设置在透水石上端，压力桶上端接触连接有装载环板，装载环板上端环绕其轴线环形阵列开设有径向的燕尾滑槽，燕尾滑槽内滑动设置有梯形滑块；本发明有效解决了现有的粗粒土动力湿化三轴试验装置，由于需要进行压制，同时在压制的同时还要向粗粒土中注入水，从而导致了压制动作结束后的粗粒土内部紧实，使得在实验结束后对于压力桶内部不好清理的问题。

摘要： 本发明涉及一种用于粗粒土大型冻胀试验系统，目前关于冻胀试验装置的研究，大多都集中在细粒土上，而对于粗粒土的冻胀研究很少。一种用于粗粒土大型冻胀试验系统，其组成包括：底座恒温补水系统、温度监测系统、顶部冻结系统和冻胀变形监测系统；在冻结方式上通过冻结制冷顶板（9）、空芯试验筒（5）、底部恒温装置（4）、第一和第二水浴冰箱（15）（20）和底部水系统，实现了更加精确的补水条件下的单向冻结试验；在冻胀变形监测上，通数显百分表（16）精确的自动监测土的冻胀变形量，提高了试验的自动化和精确度；本发明应用于粗粒土冻胀试验领域，对涉及到道路、建筑、水利等工程中的冻胀问题提供一定的支持。

摘要： 本发明提供了现场粗粒土大型直剪下剪应力‑应变曲线试验试样的测试装置及其测试方法，在试验场地挖设直剪试验试坑(1)，直剪试验试坑(1)的底部铺设防渗层并回填粗粒土，直剪试验试坑(1)内设置多组粗粒土试样(10)，直剪试验试坑(1)内设置注水区(5)和未注水区(32)，未注水区(32)内设置有试样准备区(33)，所述注水区(5)和未注水区(32)内均设置有多组粗粒土试样(10)。本发明可在野外现场直接进行试样的制作，并通过模拟不同工程现场岩土体的实际情况，得出干湿循环作用对现场抗剪强度影响的试验分析数据。

摘要： 本发明提供了现场干湿循环作用下粗粒土大型直剪试验试样制作装置及制作方法，包括挖设在野外粗粒土地面土层上的实验坑(3)，实验坑(3)内设置剪切盒(1)，剪切盒(1)内部用于容置粗粒土未处理试样(2)，剪切盒(1)至实验坑(3)坑壁之间留有注水空间(9)，实验坑(3)内注水(5)，粗粒土未处理试样(2)上插设加热棒(6)和温度传感器(7)，加热棒(6)和温度传感器(7)均与自动跳闸装置(8)线路连接。本发明可在现场直接进行试样的制作，从而能够准确模拟不同工程现场岩土体的实际情况，保证实验效果。

摘要： 本发明公开了一种非饱和粗粒土用冻胀测试装置及冻胀测试方法，其冻胀测试装置包括用于存放试样的保存组件、对保存组件内进行高温及低温双加载的温度控制系统、向保存组件内进行气态水补给的加湿器、用于采集试样表面气态水分凝成冰过程中形态变化的图像采集装置。本发明能够实现气态水补给从而诱发粗粒土冻胀，可以从微观角度进行研究，在继承传统冻胀仪优势的条件下，记录水蒸气在固定温度梯度条件下成冰过程中冰晶具体的形态变化，从微观上探究其冻胀机理，验证传统冻胀仪的冻胀结果，弥补传统冻胀仪无法监测冻胀过程的短板，具有高精度、操作简单、实用性强的优点。

摘要： 本发明公开了一种粗粒土填料大直径三轴试验装置。其中，该装置包括：试样000、轴压位移控制单元100、外压力室(气)200、内压力室(液)300、围压控制单元400、循环液供给单元500、温度控制单元600、主控系统700，其中，试样000置于所述内压力室(液)300内部，所述内压力室(液)300的外部连接外所述压力室(气)200，并由所述围压控制单元400提供稳定围压，所述试样000下方连接所述轴压位移控制单元100。本发明改善了现有技术中试验装置考虑大直径颗粒在内的粗粒土填料试样的制备安装与温度控制和围压施加的方式，解决了三轴试验条件下大直径粗粒土填料冻融循环和列车循环动载的实时耦合技术问题。

摘要： 本实用新型公开了一种测定粗粒土和巨粒土最大干密度的振动压实设备，包括振动压实机构和成型模具，振动压实机构包括机架、安装座以及驱动装置，安装座的上设置有冲压块以及振动电机，成型模具包括设置在冲压块下方的击实筒和护筒，机架的底部设置有底板，击实筒可拆卸的固定安装在水平的底板上，击实筒的两侧对称设置有安装杆，安装杆的顶部设置有螺纹连接部，护筒的底部与击实筒的顶部相互贴合，护筒的外侧壁对称设置有安装板，安装板上设置有与螺纹连接部卡接的卡槽，螺纹连接部上螺纹连接有与安装板压接的固定螺母。本实用新型的一种测定粗粒土和巨粒土最大干密度的振动压实设备，便于护筒的拆装，同时提高护筒与压实筒之间连接的稳定性。

摘要： 本实用新型适于特殊粗粒土的土水特征曲线测试仪，包括基座、底部有透水石的有机玻璃圆筒，有机玻璃圆筒底部通过排水管与盛水装置相连，有机玻璃圆筒顶部装有带进水口的顶盖，有机玻璃圆筒通过与顶盖上的进水口相通的第一导水管与第一蓄水容器相连通，在位于有机玻璃圆筒内的土样顶部有透水板，在有机玻璃圆筒侧壁与透水板持平的高度有开口，开口通过第二导水管与第二蓄水容器相连接，有机玻璃圆筒内装有水分传感器和孔隙水压力传感器。本实用新型操作方便，能有效提高测试的效率，减小人工记录工作量，同时提高测量的精确度，适用于砂类、砾类、碎石类等粒径偏小的特殊粗粒土。

摘要： 本实用新型包括大车和小车，所述大车包括车支架、行走轮、支撑装置和导轨，所述车支架的底部安装有所述行走轮，所述车支架底部还安装有所述支撑装置，所述车支架的顶部安装有导轨，所述小车包括车板和安装在所述车板底部的导轨轮，所述导轨轮安装在所述导轨上并且与所述导轨相匹配，本实用新型克服现有粗粒土大型直剪仪土样装卸困难，实现剪切盒吊出装卸土样，使得土样在机架外侧制作，充分保证了土样密实度和提高了试验效率。