不同含水量下原状黄土动强度和震陷的试验研究
浅议黄土的湿陷、震陷与液化
浅议黄土的湿陷、震陷与液化1、引言黄土是第四纪沉淀物,具有一系列内部物质成分和外部形态的特征,不同于同时期的其他沉淀物。
黄土在我国分布较广,覆盖面积约为64万平方公里,占国土总面积的6.6%,有较厚的黄土覆盖层,其最厚可达400多米,而且主要分布在多地震的中西部地区。
在黄河中游地区,西起贺兰山,东到太行山,北起长城,南到秦岭几乎全部都被黄土覆盖,这里黄土发育最好,地层全、厚度大、分布连续,是我国黄土主要分布地区。
其中湿陷性黄土约占黄土总面积的60%[1][2]。
黄土地区的主要地震灾害有地震滑坡、液化和震陷。
黄土高原地区发育有南北地震带、华北地震带和祁连地震带, 该地区曾发生过许多中、强地震。
因此, 研究黄土的地震灾害及抗震措施, 无论是对社会稳定还是对经济发展, 都具有极其重要的意义。
2、湿陷、震陷与液化的概念黄土在上覆压力或在自重压力与建筑物荷载的共同作用下,受水浸湿后土的结构迅速破坏,产生显著的附加下沉,其强度也随之明显降低,黄土的这种性质称为湿陷性。
湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。
震陷主要是指地基土由于地震而引起的附加残余变形。
震陷的宏观现象是地震引起的地面沉陷。
不仅软粘土(包括黄土)会发生震陷,砂土也可能发生震陷。
液化是在人类的生活和生产实践中对土体突然丧失承载能力和强度,并发生流动现象的认识过程中产生的。
黄土液化与砂土液化的定义相同, 即饱和黄土在动荷载(如地震)作用下产生超孔隙水压力, 同时土中的有效应力降低, 当土中的超孔隙水压力大约升至总应力的70%(此时与砂土液化有差异) 时, 土中的有效应力降为零, 即可发生液化[3]3、产生机理湿陷性黄土发生湿陷的原因是很复杂的,其湿陷过程是一个复杂的物理化学过程。
产生湿陷的原因必须从内因和外因来分析[4]~[6]。
湿陷性黄土只所以能够产生湿陷,首先是因为它含约60%的粉粒,组织结构是粉粒点式接触大孔性结构和粉粒叠盖式多孔结构,空隙比较大,这为产生湿陷提供了充足的空间条件;其次是湿陷性黄土富含水溶盐,颗粒间存在加固凝聚力,它遇水后降低或消失,这为湿陷时的黄土颗粒运移创造了必要的条件;最后是湿陷性黄土含有适量的粘粒,其遇水有膨胀性,体积增大,能够使湿陷性黄土颗粒移动,并能使土的抗剪强度明显降低。
浅谈黄土隧道常见的工程地质灾害及其防治措施
浅谈黄土隧道常见的工程地质灾害及其防治措施摘要黄土是西安地区所特有的土体,其表现出的特殊工程特性,对工程结构物危害大,特别是在黄土隧道修建过程中,塌方和湿陷是两种最常见的地质灾害。
黄土地层中的水对隧道的影响举足轻重,围岩中水的作用是黄土隧道设计、施工时的重点研究内容和关注对象。
因此,加强防排水以及及时合理衬砌是黄土隧道施工过程中预防地质灾害的有效措施。
关键字黄土隧道;湿陷;塌方;灾害防治1 黄土的工程特性对隧道工程的影响1.1 黄土的湿陷性湿陷黄土【1】在自重压力或外力荷载压力不变时,受水浸湿后结构迅速破坏,产生急骤显著附加下沉,从而引起地面的变形和建筑物破坏;湿陷性由湿陷系数、自重湿陷量、总湿陷量等指标【2】表征,宏观表现为浸水后沉降量显著增大。
我国湿陷性黄土的分布面积约占全国黄土分布面积的60%左右,大部分分布在黄河中游地区的关中、陕北、宁夏、豫西、陇东及陇中的黄土高原地区,面积达27万km2。
黄土的疏松多孔结构,尤其是结构性孔隙是黄土湿陷性的必要条件;黄土中的不抗水粒间胶结是黄土湿陷性的充分条件;遇水浸泡后黄土胶结削弱强度降低,并且其削弱程度随水量的大小成比例变化,极易产生湿陷、呈饱和流塑状态,从而减弱甚至丧失承载和自稳能力。
这是黄土湿陷性的本质。
1.2 黄土的击实性黄土击实性是指黄土在一定外力冲击作用下密度、含水量、强度等物理力学性质随冲击强度而变化的特性。
一般冲击强度大时密度增大、含水量降低、强度提高。
改变击实功,最优含水量和最大干密度也发生变化,击实功大能客服更大的摩擦阻力,所以最大干容重增大而最优含水量降低。
黄土的孔隙率在50%左右,按照孔隙的大小、形状、数量以及连通性等方面,黄土中的孔隙被分为微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙【3】。
其中,微孔隙形成于胶结物中,杂乱分布,连通性差,透水性弱,主要是胶结物孔隙;小孔隙均为粒间孔隙,小孔隙由骨架颗粒相互穿插,紧密排列组成,又称为镶嵌孔隙,含少量胶结物孔隙;小孔隙和微孔隙在黄土沉积时形成,由骨架颗粒群形成的架空孔隙,数量较多,对骨架颗粒的稳定起着主要作用;中孔隙由骨架颗粒相互支架构成,数量多,为颗粒的变位提供了空间,连通性好,透水性强,是黄土产生震陷的主要原因,又称为支架孔隙;而大孔隙主要在黄土沉积后成岩过程中由生物作用形成,呈管状或不规则状,数量少,主要是黄土中次生的根洞、虫孔、鼠穴、节理【4】和裂隙以及溶蚀孔洞。
对震陷性黄土地基的研究
) 沉 陷 性 黄 土 上 的 建 筑 物 , 能 会 出 现 建 筑 物 的 倾 斜 、 陷 、 裂 、 端。5 挤 密法。挤密 法是 通过 高压 手段 对土质 进行 改善 。主要 可 下 开 挤密 使震 陷性 黄土 的密度 提升 , 到 改 良效 果 。挤 密 达 倒 塌 等 现 象 。如 果 处 理 不得 当 , 出 现 很 严 重 的 后 果 , 以 , 高 通 过振密 、 会 所 要
轻, 而且 即将 达到稳定状态 的时候 , 且面临施 工 时间 紧急 , 并 进度 3 如何 选择 建 筑施 工 过程 中震 陷性 黄土 地基处 理 方法
要 求 压 力 较 大 的情 况 下 , 以根 据 实 际 情 况 放 弃 对 此 路 段 的 地 基 可
的方法也很多 , 根据 近年 来 的工程 经验 , 如何 选 择震 陷性地 基 处
2 有针对性 的考虑 预期效 果 、 本等因素 。由于建筑 过程 中 ) 成
标达不到预定要求 时 , 以尝试使 用复合地基 , 可 或者 轻质 地基等不 震 陷性黄土地基的处理不但要考虑工期和评价体系的要求 , 同时对
同的处 理 方 法 。但 是 , 实 际操 作 过 程 中 , 根 据 实 际 地 形 、 土 层 操作 的成本也应该有个 明确 的预算 , 在 要 黄 以免造成得不偿失的后果。
-51 ・
对 震 陷 性 黄 土 地 基 的 研 究
万 海 礼
摘 要: 针对 当前 西北地 区的震 陷性黄 土地基 进行具体 的逻 辑分析 , 分析 了震 陷性 的危 害 , 再根 据 当前所 常用的 一些 处
理 方 法 , 震 陷性 黄 土地 基 进 行 具 体 的 、 对 多方 面 的 研 究 、 析 , 出 了一 些 可行 性 措 施 和 具 体 设 计 方 法 , 震 陷 性 黄 土 地 分 提 对
含水量对黄土震陷性定量影响研究
2 a z o n t ueo es lg .L n h u I si t f S i t moo y,C A, a z o 7 0 0 。 h n 】 E L n h u 3 0 0 C ia
d p h fo e p rme t g 4s mpe t ,1 ,1 V n 0 wa e o tn 。whc r e t r m x e i n i a lswi 5 n h 0 A 0 5 0a d2 trc n e t ih we e
a q ie yh miiiain a dd h mii c to ft es mp e ; 3 Th o g n lzn h x ei c ur d b u df t n e u df ain o h a ls ( ) r u ha ay ig t ee p r- c o i
Ab t a t W a e on e f l e s i e y i o t ntpa a e e o es c s b i e c . Th ub sr c : t r c t nto o s s a v r mp r a r m t r f r s i mi u s d n e es —
(.兰州大 学 土木 工程与 力 学学院 , 肃 兰州 7 0 0 ; 1 甘 3 0 0
2 .中 国地震局 兰州地震研 究所 , 肃 兰 州 7 0 0 ) 甘 3 0 0
摘 要: 水量是 影响黄 土震 陷性 非常重要 的参数 。本 文以洮 河 三级 阶地 上典 型 的 Q。 土 为研 究 含 黄
对黄土基本动力特性的认识
Th s c Dy a i s Pr pe te f Lo s e Ba i n m c o r is o e s
Ke r s l e s a t q a e d s s e ; y a c s r n t y wo d :o s ;e r h u k ia t r d n mi te g h;e r h u k o l p e d f r t n;e rh u k i a t q a e c l s e o ma i a o a t q a est e
z ni o ng
0 引 言
中国 黄 土高 原 及 其 周 边 是 地震 多 发 生地 区 , 地 该
区 浅层 分 布 的新 近 堆 积 黄 土 和 Q。 土 由于其 工 程 性 黄
( 静力 和动 力 )作用 的不 同组合 路 径 。黄 土 在低 含水 量
时, 因结构 强度 而表 现 出较高 的 强度 和 较低 的变 形 , 对 动 、 力 的作 用反 映迟 钝 。含水 量增 大 时 , 度锐 减 , 静 强 变 形急增 , 至在 荷载 不 变 的情 况 下 , 水 的作 用 也 会 引 甚 仅 起很大 的增 湿湿 陷变 形 。含水 量接 近饱 和时 , 结构 强 度
据 人 们对 我 国黄 土动 力特 性 的研 究成 果 , 阐述 了黄 土的动 强度特 性 、 土 的循 环动 应 力应 变特 性 、 陷 变 黄 震 形 特性 及黄 土场 地震 害小 区划研 究 , 而为正确 地认 识黄 土 工程 的地 震 灾害提供 基 础 。 从
[ 关键 词] 黄 土 ; 震 灾害 ; 强度 特性 ; 陷 ; 害小 区划 地 动 震 震
黄土震陷系数与物性关系的研究
n ae net g , r e sy( ) p r r a dw tr o tn (O dyd ni Y , oeae )vso s o t tP) n ia dn mi eat d lsE )s ul c t d a , i u ne (c adi t l y a c lscmo uu (0 ib i c c n ni i t
7 0 0 , hn 3G oe h ia Di se P e e t nE gn e i e h oo y e erhC ne o G n u rvn eL nh u7 0 0 , hn ) 3 0 0C ia . e tcnc l s t rv ni n ie r gT c n l R s ac e t f a s P o i , a z o 3 0 0 i a r o n g r c C a
Abtat a ig te u ds re l o s( )a a pe,te i e a rl inhp o g si c sbie c s c:T kn h n iub d Ma n les r t a Q3 ssm ls h n r l e t sis a n e mi u s n e tn a o m s d
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S ud n t ea i ns psa o es i bsd nc e c e to e s t y o heR l to hi m ng S im cSu i e eCo f i n fLo s i
黄土无侧限抗压强度的试验研究
黄土无侧限抗压强度的试验研究高建伟;余宏明;李科【摘要】为了研究黄土填料无侧限抗压强度特性随其含水率、干密度的变化规律,本文对22种不同含水率、干密度组合的黄土试样进行了室内无侧限抗压强度试验,通过对试验数据及应力应变曲线的分析,分别研究了黄土试样的无侧限抗压强度、弹性模量与含水率、干密度的关系.结果表明:同一含水率下,随着干密度的增加,黄土试样的无侧限抗压强度和弹性模量呈线性增长,且其增长速率随含水率增加而线性降低;同一干密度下,随着含水率的增加,黄土试样的无侧限抗压强度以二次函数的形式衰减,当黄土试样含水率为16%以上时,其衰减速率变缓,黄土试样无侧限抗压强度值基本处于同一水平,而黄土试样的弹性模量随含水率增加而线性降低,降低速率随干密度的增加而呈线性增长;黄土试样的无侧限抗压强度与弹性模量之间具有良好的线性相关性.该研究可为黄土作为建筑填料时的施工安全提供科学依据.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2014(021)004【总页数】6页(P132-137)【关键词】黄土;无侧限抗压强度;干密度;含水率;弹性模量【作者】高建伟;余宏明;李科【作者单位】中国地质大学工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学工程学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】X94;TU411.6黄土高原地区,黄土是应用广泛的建筑材料之一,对其性质的研究很多,如黄土的湿陷性、蠕变性、非饱和性和震陷性[1]等。
在诸多工程建设中,如地基沉降和路基承载力问题,黄土的物理力学性质都对其安全产生重要的影响,特别是黄土的抗压强度问题。
现今对黄土的无侧限抗压强度的研究多数集中于改良后的黄土,如石灰改良土[2]、水泥改良土[3]、固化剂改良土[4]等的无侧限抗压强度的研究,反而对黄土自身的无侧限抗压强度研究较少。
黄土作为建筑填料时,其无侧限抗压强度除不能满足高标准的工程需求外,是否能够满足一般工程要求的问题一直未得到重视,使得工程建设中处理问题过于保守,造成大量资源的浪费。
西北地区湿陷性黄土工程特性综合评价与地基处理试验研究
西北地区湿陷性黄土工程特性综合评价与地基处理试验研究引言西北地区是我国黄土分布较为集中的地区之一,其中湿陷性黄土因其特殊的物理力学性质对工程建设具有重要影响。
本文旨在综合评价西北地区湿陷性黄土的工程特性,并提出相应的地基处理措施,为工程建设提供科学依据。
湿陷性黄土工程特性湿陷性黄土是指其在水分变化下引起显著体积塑性变形的黄土。
西北地区湿陷性黄土具有以下特性:1. 高含水量湿陷性黄土的含水量较高,常在液态状态下存在。
由于吸附力、毛细作用等因素,黄土颗粒与水分子间存在较强的黏结作用,使得黄土表现出较高的塑性和粘性。
2. 显著的膨胀性湿陷性黄土在含水量增加时会发生膨胀,体积塑性变形明显,可导致地面沉降和结构破坏。
湿陷性黄土的膨胀性是由其颗粒结构和黄土矿物成分所决定的。
3. 塑性变形能力强湿陷性黄土具有较强的塑性变形能力,易形成可塑性流动层。
当工程上施加载荷时,黄土会发生流动,导致地基沉降。
塑性变形能力是湿陷性黄土不稳定性的主要表现之一。
4. 含砂量较高湿陷性黄土通常含有一定量的砂粒,并具有较高的含砂量。
砂粒对湿陷性黄土的工程特性产生较大影响,更易引起结构沉降和地面变形。
地基处理试验研究为了解决湿陷性黄土引起的工程问题,需要进行地基处理试验研究,以提高工程建设的稳定性和安全性。
以下是几种常见的地基处理方法:1. 固结预压法固结预压法通过施加垂直荷载,使湿陷性黄土在初期固结,减小其孔隙比和含水量,降低其膨胀性和塑性变形能力。
这种方法适用于湿陷性黄土地区的大型基础工程。
2. 加固处理法加固处理法主要是利用灌浆加固、土工合成材料、桩基础等方式加强湿陷性黄土地基的抗震和抗变形能力。
通过增加地基的强度和刚度,降低黄土的塑性变形能力和膨胀性。
3. 隔离处理法隔离处理法通过在湿陷性黄土地基上设置隔离层,将黄土与结构物隔离开,减小湿陷性黄土对结构物的影响。
隔离层可以采用高强度的土工合成材料或混凝土板等。
4. 排水处理法排水处理法通过在湿陷性黄土地基中设置排水系统,将地下水排泄,减小黄土的含水量和湿陷性。
天水黄土震陷性与微观孔隙参数分析
天水黄土震陷性与微观孔隙参数分析邓津;安亮【摘要】针对天水不同黄土场地,选取洪冲积、河流阶地、河漫滩、洪积扇、滑坡等代表性场地,进行取样及震陷性及微观孔隙分析.采用动三轴和电镜试验及微观图像处理方法,试验结果表明:天水黄土粘粒含量较高,塑性指数较低,平均低于10,划分仍在粉土范围;天水黄土具有震陷不均匀性,含水量较高,震陷系数大的特点.由于天水黄土多具有架空孔隙结构,采用孔隙面积和围压等参数的震陷系数公式计算的震陷系数与试验结果基本符合.进一步的微观孔隙分析表明:孔隙长轴、短轴及孔隙面积均值、概率熵、曲率系数、形状系数曲线、玫瑰图等参数及指标,与震陷性强弱有较好的相关性.即孔隙尺寸越大,孔隙面积分布峰值越高,孔隙概率熵越小,曲率系数越大,震陷性越强.随着震陷性由小到大变化,孔隙形状因子曲线依次变陡.【期刊名称】《防灾科技学院学报》【年(卷),期】2018(020)002【总页数】9页(P6-14)【关键词】天水黄土;震陷性;微观孔隙参数;孔隙形状因子;孔隙概率熵【作者】邓津;安亮【作者单位】中国地震局兰州地震研究所,中国地震局地震预测研究所兰州创新基地,甘肃兰州 730000;中国地震局兰州地震研究所,黄土地震工程重点实验室,甘肃兰州 730000;甘肃省岩土防灾工程技术研究中心,甘肃兰州 730000;中国地震局兰州地震研究所,中国地震局地震预测研究所兰州创新基地,甘肃兰州 730000;中国地震局兰州地震研究所,黄土地震工程重点实验室,甘肃兰州 730000;甘肃省岩土防灾工程技术研究中心,甘肃兰州 730000【正文语种】中文【中图分类】P642.13+10 引言天水位于甘肃东南部,地处陇中黄土高原南缘,地势西高东低,地形十分复杂,形成南北隆起,中间凹陷的河谷地貌景观,属于陇中黄土高原梁峁沟壑区。
天水处于南北地震带北段,地震发生频度高、震级大,50年超越概率10%为Ⅸ度烈度,具有潜在的震陷、滑坡、液化等多种震害风险。
浅议黄土的湿陷、震陷与液化
浅议黄土的湿陷、震陷与液化1、引言黄土是第四纪沉淀物,具有一系列内部物质成分和外部形态的特征,不同于同时期的其他沉淀物。
黄土在我国分布较广,覆盖面积约为64万平方公里,占国土总面积的6.6%,有较厚的黄土覆盖层,其最厚可达400多米,而且主要分布在多地震的中西部地区。
在黄河中游地区,西起贺兰山,东到太行山,北起长城,南到秦岭几乎全部都被黄土覆盖,这里黄土发育最好,地层全、厚度大、分布连续,是我国黄土主要分布地区。
其中湿陷性黄土约占黄土总面积的60%[1][2]。
黄土地区的主要地震灾害有地震滑坡、液化和震陷。
黄土高原地区发育有南北地震带、华北地震带和祁连地震带, 该地区曾发生过许多中、强地震。
因此, 研究黄土的地震灾害及抗震措施, 无论是对社会稳定还是对经济发展, 都具有极其重要的意义。
2、湿陷、震陷与液化的概念黄土在上覆压力或在自重压力与建筑物荷载的共同作用下,受水浸湿后土的结构迅速破坏,产生显著的附加下沉,其强度也随之明显降低,黄土的这种性质称为湿陷性。
湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。
震陷主要是指地基土由于地震而引起的附加残余变形。
震陷的宏观现象是地震引起的地面沉陷。
不仅软粘土(包括黄土)会发生震陷,砂土也可能发生震陷。
液化是在人类的生活和生产实践中对土体突然丧失承载能力和强度,并发生流动现象的认识过程中产生的。
黄土液化与砂土液化的定义相同, 即饱和黄土在动荷载(如地震)作用下产生超孔隙水压力, 同时土中的有效应力降低, 当土中的超孔隙水压力大约升至总应力的70%(此时与砂土液化有差异) 时, 土中的有效应力降为零, 即可发生液化[3]3、产生机理湿陷性黄土发生湿陷的原因是很复杂的,其湿陷过程是一个复杂的物理化学过程。
产生湿陷的原因必须从内因和外因来分析[4]~[6]。
湿陷性黄土只所以能够产生湿陷,首先是因为它含约60%的粉粒,组织结构是粉粒点式接触大孔性结构和粉粒叠盖式多孔结构,空隙比较大,这为产生湿陷提供了充足的空间条件;其次是湿陷性黄土富含水溶盐,颗粒间存在加固凝聚力,它遇水后降低或消失,这为湿陷时的黄土颗粒运移创造了必要的条件;最后是湿陷性黄土含有适量的粘粒,其遇水有膨胀性,体积增大,能够使湿陷性黄土颗粒移动,并能使土的抗剪强度明显降低。
不同含水量下原状黄土动强度和震陷的试验研究
t n o ae cnet ma e a l t m t a ao u neo y a c o eina dsi c u s ec r— i f t o t l r n pa i l ih s jr n e c nd nmi ch s s bi n ec t o w r ns l t h sci m i l f o n e mi s d i
DYNAM I S C HEAR TRENGTH S AND EI M I S S S C UBS DENCE I oF I NTACT LoES I S W TH DⅡ ERENT ATER F W CoNTENTS FRoM DYNAM I TRL XI C .
i a te s c lsr s :whi a ito fwa e o tn r ae a l si i th s v r n ri u n eo e .Lite i u l v rai n o trc ne tg e trt n p a t lmi a e mi o n e c n t m e h c y l f h tl n — l f e c a a ito fwae o tnto y a c fi t n a l . Th o g e e so n lss o e s c s b i e c n e h sv rai n o t r c n e n d n mi rc i nge o r u h r g s in a ay i f s imi u sd n e r c r e ,i i h we a e s c s b i e c e dst o sd r d i o le s ca sfc t n. u v s t s s o d t ts imi u sd n e n e o be c n i e e nt o s l si a i h i o Ke y wor I s ds _ s,Dy a c s e r sr n t  ̄e n mi h a te g h,S imi u sd n e,W a e o tn ,Dy a c tix a e t es cs b ie c trc n e t n mi ra ilt s
4黄土场地震陷量的试验预测
表 1 选用地震荷载的有关参数
随机荷载名称
兰州人造地震波 兰州黄土反应时程 ( I) 兰州黄土反应时程 ( Ⅱ)
卓越周期 (s) 0. 17 0. 30 0. 50
持 时 (s) 11. 0 15. 0 25. 0
荷载类型
往返型 往返型 往返型
模拟烈度
Ⅷ Ⅷ Ⅷ
为了把更切合实际的土动力特性参数用于地基震害预测 ,本文在震陷试验中 ,对每一个预 测场地的土样 (相同的一组土样) 分别做了随机地震荷载和与之等效的等幅正弦荷载作用下的 震陷试验 ,并得到了黄土在不同地震荷载作用下的震陷曲线 ,以便用于震陷量计算.
上式 中的 r 为黄土的密度 ( kN/ m3) , h 为 土 层 深 度 (m) ,
amax g
为地震系数
,
Kd 为动应力折
减系数 , Kd 可由表 2 得到.
动应力大小由下式计算 :
σd = 2τd
(2)
将τdi 换算成 σdi , 在震陷曲线上 求得 σdi 所对应的震陷系数 εpi , 将相应的系数乘以该地层的厚度
2 不同地震荷载作用下黄土的震陷试验[2 ]
2. 1 试验中使用的随机地震荷载 为了增强试验对黄土的针对性 ,选用的几条随机地震荷载时程 (图 1) 是兰州地区地震小
区划和地震危险性分析中做出的基岩输入波和黄土反应时程 ,即兰州黄土未来可能遭受的典 型随机地震荷载. 有关参数见表 1. 2. 2 土样及试验方法
以往 ,在进行黄土震陷试验时 ,主要是采用单一频率的等幅循环荷载 (如正弦波等) 等效地 震作用进行试验研究. 众所周知 ,地震荷载是一种随机动荷载. 因此 ,将等幅循环荷载作用下测 得的土动力学参数取作地震荷载直接作用下土 —结构系统反应分析的计算参数 ,只是一种近 似的做法.
击实试验报告
击实试验报告摘要:本次试验旨在探究不同因素对土壤击实性能的影响,为土壤改良、工程建设等领域提供科学依据。
通过对不同材料、水分含量和压实方式进行试验,得出结论:适当添加粘土和有机质可提高土壤的击实性能,合理调节水分含量对土壤击实也具有显著影响。
引言:土壤在工程建设中扮演着重要角色,其力学性能直接影响着基础工程的稳定性和可靠性。
因此,研究土壤击实性能对于工程建设具有重要意义。
本次试验旨在通过实验证实不同因素对土壤击实性能的影响,在实践中总结科学合理的施工方法,为相关工程提供实用技术指导。
一、试验材料:本次试验采用黄土作为试验材料。
黄土为一种常见的土壤类型,广泛存在于我国西北地区和黄土高原。
其成分主要包括粘土、砂粒和颗粒有机物。
为了研究材料对击实性能的影响,我们选取了具有代表性的几种材料进行试验,包括黏土、沙土和纤维素等。
二、试验设计:本次试验设计了三个因素,分别是添加材料、水分含量和压实方式。
通过对不同试验组的设计,比较各个因素对土壤击实性能的影响,为后续实际工程提供科学的参考。
三、试验过程与结果:1. 添加材料对土壤击实性能的影响:我们选取了黄土、黏土和沙土三种材料进行试验。
试验结果表明,适度添加黏土和黏土纤维素均能提高土壤击实性能。
在相同水分含量的情况下,添加黏土后的土壤密度明显高于仅加黄土的组别。
这表明黏土能够有效改善土壤的密实性。
2. 水分含量对土壤击实性能的影响:我们将黄土分为不同水分含量的组别进行试验。
结果显示,随着水分含量的增加,土壤的密度逐渐减小。
然而,当水分含量超过一定阈值后,土壤密度开始继续增加。
这说明水分含量在一定范围内能够提高土壤击实性能,但过度湿润会降低土壤的密实性。
3. 压实方式对土壤击实性能的影响:我们选取了静压和动压两种不同的压实方式进行试验。
结果显示,动压方式下土壤密度明显高于静压方式。
这是因为动压方式下产生的冲击力能够更好地使土壤颗粒紧密贴合,从而增加土壤的密实性。
改良黄土抗压强度试验分析
改良黄土抗压强度试验分析作者:赵佃锦来源:《价值工程》2013年第30期摘要:本文对水泥改良黄土填料,在不同掺合比、不同含水量、不同压实度下进行无侧限抗压强度试验,探讨水泥改良黄土的强度特性。
试验结果表明:人工压实黄土强度低,水稳定性差;采用低掺量水泥可显著改善黄土强度特性,能满足高标准铁路路基填筑要求。
Abstract: Unconfined compressive strength test is conducted for cement improved loess filling under different mixture ratio, different water content and different degree of compaction. Strength properties improved loess is discussed in the paper. The test results show that: artificially compacting loess has a low strength and poor water stability; low mix proportion of cement can improve the intensity characteristic of loess, and meet the high standards of railway subgrade filling requirements.关键词:黄土;水泥;无侧限抗压强度Key words: loess;cement;unconfined compressive strength中图分类号:U414 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)30-0104-020 引言黄土是一种干旱或半干旱区的沉积物[1],由于其特定的生成环境,使得它具有不同于一般粘性土的种种特征,概括起来主要有以下3点:一是具有明显的结构强度;二是以非饱和、大孔隙性为主;三是对水的敏感性强[2]。
黄土湿陷性指标试验
试验方法的选择:单线法较双线法更符合地基实际情况,从理论上讲单线 法比双线法好。但单线法需取五个环刀,对普通工程勘察来说,取土量大, 试验繁琐,且有时很难满足试验要求。
三 试验目的及标准
本试验的目的是测定黄土变形和压力的关系,以计算压缩变形系数、 湿陷变形系数,渗透溶滤变形系数、自重湿陷系数等黄土压缩性指标。 测定项目根据未处理的和预先浸水处理过的场地工程实际情况,选定 试验程序来确定。通过湿陷性黄土地基的湿陷性以及湿陷机理分析, 对湿陷类别和等级的判别,提出对湿陷性黄土地基处理的方法及质量 检测与控制施工中的建议。分析不同深度黄土的湿陷系数、湿陷起始 压应力、湿陷峰值压应力,从而为当地湿陷性黄土地基处理提供了重要 依据。
单线法:单线法需取五个环刀试样,要求含水量均匀一致,环刀试样间 密度差值小于等于0.03g/cm3,均在天然湿度下分级加荷,分别加至不同 的规定压力,下沉稳定后浸水至湿陷稳定为止。最后绘制δs~P 曲线, 在曲线上求得湿陷起始压力。
双线法:双线法需取两个环刀,环刀试样间密度差值小于等于0.03g/cm3, 分别在天然湿度下和浸水饱和后做压缩试验,利用两条压缩曲线的变形差绘 制δs ~P 曲线,在曲线上求得湿陷起始压力。
3 现场试坑浸水试验
在现场采用试坑浸水试验确定自重湿陷量的实测值,应符合下列要求: (1)试坑宜挖成圆(或方)形,其直径(或边长)不应小于湿陷性黄土层的厚度, 并不应小于10m;试坑深度宜为0.50m, 最深不应大工业于0.80m。坑底宜铺 100mm厚的砂、砾石。 (2)在坑底中部及其他部位,应对称设置观测自重湿陷的深标点,设置深度 及数量宜按各湿陷性黄土层顶面深度及分层数确定。在试坑底部,由中心向坑边 以不少于3个方向,均匀设置观测自重湿陷的浅标点;在试坑外沿浅标点方向10~ 20m范围内设置地面观测标点,观测精度为±0.10mm。 (3)试坑内的水头高度不宜小于300mm,在浸水过程中,应观测湿陷量、耗 水量、浸湿范围和地面裂缝。湿陷稳定可停止浸水,其稳定标准为最后到的平均 湿陷量小于1mm/d。 (4)设置观测标点前,可在坑底面打一定数量及深度的渗水孔,孔内应填满 砂砾。 (5)试坑内停止浸水后,应继续观测不少于10d,且连续到的平均下沉量不 大于1mm/d,试验终止。
大厚度自重湿陷性黄土地基处理深度和湿陷性评价试验研究
大厚度自重湿陷性黄土地基处理深度和湿陷性评价试验研究一、概述在土木工程建设领域,大厚度自重湿陷性黄土地基的处理深度和湿陷性评价是一个至关重要的研究课题。
这类地基因其特殊的物理性质和工程特性,给工程建设带来了诸多挑战。
湿陷性黄土在遇水浸湿后,其结构会发生显著变化,导致地基承载力降低,甚至引发地基沉降等问题,严重影响工程的安全性和稳定性。
对大厚度自重湿陷性黄土地基的处理深度和湿陷性评价进行深入研究,具有重要的理论价值和实践意义。
本研究旨在通过系统的试验和分析,探究地基处理深度的合理范围,以及湿陷性评价的有效方法,为实际工程建设提供科学依据和技术支持。
研究过程中,我们采用了多种试验方法和技术手段,包括浸水试验、载荷试验、原位测试等,以全面评估地基的湿陷性能和处理效果。
通过对试验数据的分析和处理,我们得到了关于地基处理深度和湿陷性评价的一系列重要结论和建议,为类似工程的建设提供了有益的参考。
本研究对于推动大厚度自重湿陷性黄土地基处理技术的发展和湿陷性评价方法的完善具有重要意义,有助于提升工程建设的整体质量和安全水平。
1. 研究背景:介绍大厚度自重湿陷性黄土地基的工程特点和问题,阐述其在我国分布广泛、工程危害严重的现状。
大厚度自重湿陷性黄土地基是我国工程建设中常见的一种特殊地基类型,其工程特点和问题具有显著的地域性和复杂性。
这种地基主要分布在我国的黄土高原地区,如陕西、甘肃、宁夏、山西等地,这些地区广泛分布着厚层黄土,且黄土的湿陷性特征明显,对工程建设构成了严重的威胁。
大厚度自重湿陷性黄土地基的工程特点主要表现在其特殊的物理力学性质上。
一方面,这种地基的湿陷性是其最为显著的特点,即在浸水或受雨水作用时,其结构会发生变化,导致地基承载力降低,沉降变形增大,甚至引发地基失稳等严重问题。
另一方面,由于其厚度较大,地基处理难度也相应增大,需要采取更为有效的地基处理方法,以确保工程的稳定性和安全性。
在我国,大厚度自重湿陷性黄土地基的危害性已引起了广泛的关注。
黄土地区“弹簧土-的成因分析及处理方法
黄土地区“弹簧土”的成因分析及处理方法摘要:从湿陷性黄土地区的地质特征出发,分析了该类地区出现“弹簧土”这一特殊地质现象和它的产生原因,并列举了对“弹簧土”地基处理的一般方法。
关键词:弹簧土;湿陷性黄土;地基处理Abstract: This paper from the collapsible loess area geological features, analyzes the reasons of the area appears” spring soil” this one special geological phenomenon, and listed on the” spring soil foundation treatment method”.Key words: spring soil; collapsible loess; foundation treatment在实际工程中,地基处理会遇到各种类型的问题。
其中绝大多数事故的根源,可以追溯到场地含水量的变化,虽然湿陷性黄土的湿陷变形是影响地基稳定性的一个重要因素,但是在湿陷性黄土地区,如果施工方法不当,对土体的扰动过大,则有可能桩体中的水渗入到土体中使其含水量变大,造成“弹簧土”的出现,如果不进行处理就无法继续施工。
因此,黄土中含水量的变化对黄土基础的影响是不可忽视的。
下面我们就从湿陷性黄土的特征人手,分析“弹簧土”产生的机理及其一般处理方法。
1 湿陷性黄土地区地质特点土在自重压力或非自重压力和附加压力共同作用下受水浸湿时将产生急剧而大量的附加下沉,这种现象称为湿陷。
具有湿陷性质的黄土,叫做湿陷性黄土层或简称湿陷性黄土。
湿陷性黄土的主要特征为:1.1 基本色调是黄色,通常为黄褐、褐黄、灰黄、棕黄等颜色;1.2 含盐量较大,特别是碳酸盐含量尤为突出,另外硫酸盐、氯化物等含量也都比较高;1.3 矿物组成主要为石英、粘土矿物等,粘土矿物以伊利石为主,化学成分中SiO:、A1:O,和碱土金属钙镁含量都较高;1.4 粉土颗粒含量较多,我国湿陷性黄土粉土颗粒(0.05~0.005 mm)一般占半数以上55%~60%者居多;1.5 一般具有大孔隙,大孔隙常常肉眼可见,孔隙比1.0左右,呈松散结构状态;1.6 在天然剖面上,具有垂直节理;1.7 具有湿陷性。
西安某黄土场地自重湿陷量计算值与实测值差异原因分析
西安某黄土场地自重湿陷量计算值与实测值差异原因分析提要根据西安某湿陷性黄土场地勘察资料,对比了现场浸水试验与室内压缩试验两种条件下的自重湿陷量,结果表明,室内试验计算值与现场实测值差异较大。
经调查研究所在地区也出现类似的情况,该文从土样扰动、边界条件、湿陷土层的分布不连续性和层拱效应等方面分析其产生的原因,为正确认识、评价该类黄土场地湿陷类型提供借鉴和指导。
关键词浸水试验自重湿陷计算值实测值1 引言黄土是一种在漫长的地质年代中风力搬运沉积的第四纪产物,在我国主要分布于陕、甘、宁、山西、河南和河北等地区,分布面积约64万km2,其中湿陷性黄土约38万km2,占黄土面积的60%[1]。
湿陷性黄土在天然湿度下压缩性较低,强度较高;受水浸湿饱和后强度降低,在一定压力作用下土体结构迅速破坏,并发生显著的附加下沉,引起建构筑破坏或地面变形。
湿陷性黄土场地地基处理的原则和具体方式直接受湿陷性评价结果控制,黄土湿陷性评价准确与否是影响工程建设投资的关键因素之一。
工程实践中,黄土的湿陷性评价方法主要包括室内压缩试验和现场浸水试验两种,作为场地湿陷类型评价指标的自重湿陷量,可根据室内压缩试验测定的自重湿陷系数计算获得自重湿陷量(称为“计算值”),也可根据现场试坑浸水试验实测获得自重湿陷量(称为“实测值”)。
但由于黄土的特殊性和复杂性,自重湿陷量的计算值与实测值之间往往存在差异;由于现场试坑浸水试验为原位试验,且测定的土体范围大,能反映天然状态下地层结构的影响,代表性好,一般认为其获得的自重湿陷量(实测值)更为准确可靠[2]。
为使同一场地自重湿陷量的实测值与计算值接近或相同,现行的《湿陷性黄土地区建筑标准》计算场地自重湿陷量的公式为()(1)式中0为因地区土质而异的修正系数,以反应地区土质差异,按地区不同取0.5~1.5;zs i为第i层土的自重湿陷系数,其中小于0.015时不参与计算;h i为第i层土的厚度。
即通过乘以修正系数0以及规定自重湿陷系数小于0.015的土属非湿陷性黄土,不参与计算,以这两种方式对自重湿陷量的计算值进行调节。
论文-延安黄土击实后增湿变形试验研究
延安黄土击实后增湿变形试验研究摘要:黄土由于其特殊的结构性,一般在浸水与压力的作用下显示出不同程度的增湿变形,许多工程事故都是由于其增湿变形引起。
增湿变形是在压力作用下变形达到稳定后由于含水量增大而产生的附加变形。
目前规范以黄土的湿陷系数进行黄土地基设计,湿陷系数只是反映了浸水饱和条件下的变形,不能反映非饱和黄土的增湿变形量,与实际情况有较大的出入,在有些情况下会造成不必要的浪费和错误性判断。
本文基于现状研究的不足,以延安新区建设项目中的经压实过的黄土为研究对象,通过标准固结试验和高压固结试验,对不同干密度下击实黄土的增湿变形特性进行了试验研究。
以期为延安新区建设的高填方黄土的沉降计算以及黄土湿陷性研究提供一定的理论依据,本文取得的主要认识如下:1、重塑黄土的压缩性随着增湿含水量的增加而增大,随着增湿含水率的降低而减小。
2、重塑黄土的压缩性随着干密度的增大而减小。
3、重塑黄土的压缩性与湿陷性的内在联系在于压缩性与湿陷性在含水率的增减变化过程中的转化是可逆的。
关键词:延安黄土,增湿变形,固结试验,含水率,干密度ABSTRACT:Owing to the special structure of the loess, the moistening deformation of varying degrees is presented as the result of the pressure and water,causing a lot of project accidents. The moistening deformation is the additional deformation due to the moisture content increased when the soil reaches the steady condition under pressure. At present, the subsoil is designed according to the Collapsible Loess Norm, which displays the saturated deformation of immersing and does not show the moistening deformation. It is relatively incompatible with the fact, leading to the unnecessary waste and judging mistakes on some occasions.Based on the deficiency of current research, the text studies the moistening deformation characteristics of compacted losses at different dry density through the standard consolidation test and high pressure consolidation test, and concludes the regular influence of the dry density and water content on compaction loess deformation, which takes the compacted loess in Yan'an New District construction project as object of study. In order to provides a theoretical basis for the constructionof Yan'an New District, the settlement calculation of high fill loess and collapsibility ofloess research. The main conclusions of this paper gained as follows:1.The compressibility of remolded loess increases with the increase of moisture content,and it decreases with the loss of moisture content.2.The compressibility of remolded loess increases with the increase of dry density.3.The conversion between compressibility and collapsibility is reversible in the process of changing with water content, which is the intrinsic link between compressibility and collapsibility of remoldedloess.Key Words:Yan 'an loess, moistening deformation, consolidation test, water content,drydensity一、研究背景及意义黄土水敏性强,湿陷性是水敏性在变形方面的一种具体表现,在与黄土相关的试验中,经常要考虑在不同含水率的情况下,黄土的强度、压缩性和湿陷性等的变化规律。
湿陷性黄土试验及评价
伊宁—墩麻扎公路建设工程地基湿陷性黄土检验及评价标准一、开工前检验一)现场取样1、确定检验路段、探坑间距,探坑位置和探坑深度;2、开挖探坑采取不扰动土样,保持天然湿度、密度和结构取样及检验,判别地段地层及变化;二)湿陷性黄土检验参数(依据JTG E40-2007)1、易溶盐2、液塑限和土的比重3、天然密度和天然含水量4、贯入值(必要时做)5、湿陷性试验1) 相对下沉系数2) 自重湿陷系数试验(若为非自重湿陷性黄土,则只检验湿陷系数即可,若为自重湿陷性黄土,则检验湿陷系数及自重湿陷系数)3) 溶滤变形系数试验4) 湿陷起始压力三)、黄土湿陷性类型及强度的划分[依据《公路土工试验规程》释义手册]表21-C 湿陷性黄土湿陷作用强烈程度的划分表21-D 自重湿陷性黄土与非自重湿陷性黄土划分二、湿陷性黄土地基采取冲击碾压、强夯法处治后检验与评价一)冲击碾压法1、根据设计及《公路冲击碾压应用技术指南》制定施工工艺,进行试验段作业;2、现场检测:冲击碾压遍数、沉降量、密度(压实度)、湿陷系数和贯入值。
3、合格判定标准:处治1m深度内压实度不低于90%,湿陷系数应小于0.015。
二)强夯法1、根据设计和《工程地质手册》制定施工工艺,进行试验段作业(试夯),通过试夯确定单点最佳夯击能、最佳夯击次数、间歇时间等参数,以试夯的技术参数指导施工。
2、详细记录每一夯点夯击次数、夯沉量,每一夯点的累积夯沉量不宜小于试夯时平均夯沉量的95%;一般对于每个夯点的质量控制可采用最后两击的平均夯沉量不大于5cm。
3、在夯点范围内(特指夯锤底部范围)取原状土样(0.5-1.0m)测干密度、空隙比(孔隙比)、压缩系数和湿陷系数,必要时进行贯入试验。
4、合格判定标准:应符合设计和试夯拟定的技术质量标准。
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Jou rnal of Engineering Geology 工程地质学报 1004-9665/2007/15(05)20694206 不同含水量下原状黄土动强度和震陷的试验研究3栗润德① 张鸿儒① 白晓红② 梁仁旺② 闫凤翔②(①北京交通大学土木建筑工程学院 北京 100044)(②太原理工大学土木建筑工程学院 太原 030024)摘 要 对原状黄土进行动三轴试验,探讨了黄土的动强度和震陷随含水量的变化规律。
试验结果表明,塑限含水量可作为黄土动强度和震陷的界限含水量,小于塑限的含水量变化对震陷临界动应力和动粘聚力的影响非常显著,大于塑限的含水量变化对其影响微弱,而动摩擦角不受含水量的影响。
通过对震陷曲线的定量分析,说明有必要对黄土的震陷性进行分类。
关键词 黄土 动强度 震陷 含水量 动三轴试验中图分类号:P642.13+1 文献标识码:ADY NAM I C SHEAR STRENGTH AND SE I S M I C SUBS I D ENCE O F I NTACT LO ESS W I TH D I FFERENT W ATER CO NTENTS FR OM DY NAM I C TR I AX I2 AL TEST I NGL I Runde① Z HANG Hongru① BA I Xiaohong② L I A NG Reng wang② Y AN Fengxiang②(①School of C ivil Engineering&A rchitecture,B eijing J iaotong U niversity,B eijing 100044)(②School of C ivil Engineering&A rchitecture,Taiyuan U niversity of Technology,Taiyuan 030024)Abstract Dyna m ic p r operties of intact l oess are studied thr ough laborat ory dyna m ic triaxial tests;and variati ons with water contents are discussed of its dyna m ic shear strength and seis m ic subsidence.Test results show that water content has a maj or influence on the dyna m ic p r operties of intact l oess.W hen taking p lastic li m it as a bound,varia2 ti on of water content s maller than p lastic li m it hasmaj or influence on dyna m ic cohesi on and seis m ic subsidence crit2 ical stress;while variati on of water content greater than p lastic li m it has very m inor influence on the m.L ittle influ2 ence has variati on of water content on dyna m ic fricti on angle.Thr ough regressi on analysis of seis m ic subsidence curves,it is showed that seis m ic subsidence needs t o be considered int o l oess classificati on.Key words Loess,Dyna m ic shear strength,Seis m ic subsidence,W ater content,Dyna m ic triaxial test1引 言黄土是第四纪地质历史时期干旱气候条件下的沉积物,在我国的分布面积为64万km2,占国土总面积6.6%,多分布于陕甘宁晋。
黄土作为一种特殊的非饱和土,其自然界的分布状态为不饱和状态,时而经历增湿(降雨、入渗等)和减湿(蒸发等)过程。
含水量的变化是影响其变形-强度特性的重要因素[1]。
土的动强度在抗震设计中具有重要意义,而黄土经受地震大动荷时,震陷是一个比强度更为突出的问题[2]。
许多学者对黄土的动力特性进行了研究,取得了一系列有意义的成果[1~4,8~13],然而黄土3收稿日期:2006-12-12;收到修改稿日期:2007-04-19.第一作者简介:栗润德,主要从事土动力学及岩土工程抗震研究.Email:lrdbjut@s 远不及砂土和粘土尤其是饱和砂土的研究程度,不同含水量下黄土的动强度和震陷的研究成果则更少。
本文对太原地区的原状黄土在不同初始含水量下研究其动强度和震陷随含水量变化的规律,对抗震设计、防灾减灾具有指导意义。
鉴于黄土的区域性及沉积环境的相似性,该成果有利于加深对黄土动力特性的认识,并为黄土地区的一般工程建设场地的抗震设计提供参考。
2 试验简介试验所用土样取自有代表性的太原东山原状黄土,块状样边长25c m,位于同一层,取样深度5m,属Q3黄土。
其比重为2.70,天然含水量11.4%,干密度1.28g・c m-3,塑限20.5%,液限29.3%(表1)。
表1 土样的物理性质指标Table1 Physical index of l oess s peci m en比重天然含水量/(%)干密度/g・m-3塑限/(%)液限/(%)塑性指数孔隙比颗粒组成/(%)>0.05(mm)0.05~0.005(mm)<0.005(mm)2.7011.4 1.2820.529.38.8 1.10957.922.120配制不同含水量的试样,试样直径取39.1mm,高80mm。
含水量的配制采用水膜转移法和自然风干法[3]。
配制的含水量为:5%,10%,15%,20%, 25%,30%。
试验仪器为DDS-70微机控制电磁式振动三轴试验系统。
试验采用等效循环荷载,采用逐级加荷方案[4]。
模拟地震设防烈度Ⅷ度区地震[5],固定振次N=10和频率f=1Hz。
分别在3种不同围压100kPa、150kPa、200kPa下逐级加动荷,直到试样发生破坏。
固结应力比Kc取1.69,这是因为震陷性黄土的内摩擦角一般约为24°(本次实测为19°~25°),由此确定的固结应力比为1.69,而且也便于与以往的研究成果作对比分析(以往的研究中Kc多取为1.69)。
3 试验结果与分析3.1 动强度试验3.1.1 动强度的定义及破坏标准目前岩土的动强度还没有一个统一的定义,通常动强度是指土试样在预定振次的振动作用下,产生某一指定应变所需的动应力。
文献[6]对动强度的定义更为严谨:某种静应力状态下,周期荷载使土试样在某一预定振次下发生破坏,这时土试样45°面上动剪应力幅值σd/2叫做土的动强度。
文献[7]将岩土的动强度定义为:所谓岩土的动强度是指其试样在动荷载作用下达到破坏时所对应的动应力值,如何定义破坏标准,则根据动强度试验的目的和对象而定,通常的法则是以某一极限(破坏)应变值为准。
文献[8]对非饱和原状黄土的研究中指出,这一指定应变分别取为屈服应变和3%较为合理;当做出的应力-残余应变曲线上屈服点很明显时,试样破坏应变应取屈服应变;当固结压力较大时,做出的应力-残余应变曲线上屈服点一般不太明显,但一般当积累残余应变达3%左右时,应力波形有畸变现象,说明试样已发生破坏,故在这种情况下将破坏应变确定为3%。
本文的研究在综合前人有关动强度定义、本次研究目的和特点的基础上,将不同湿度下原状黄土的动强度定义为:周期荷载使土试样在预定振次下发生破坏所需的动应力。
这里动强度的定义中,破坏振次预先给定,而要确定需多大动应力才能使试样产生破坏;破坏标准并不是“指定应变”,而是以土试样产生破坏为标准。
破坏标准没有指定应变,这是因为不同湿度下的黄土产生破坏的应变值相差很大,而且受围压的影响显著。
本文的动强度试验的破坏标准参考文献[8]的方法,但没有指定应变,而统一以应力波形产生畸变时的动应力作为破坏动应力。
3.1.2 动强度随含水量的变化规律以上述方法确定的破坏动应力σdf随含水量w 的变化关系见图1。
可以看出,太原黄土破坏动应力随含水量的变化显示出很好的规律性:59615(5) 栗润德等:不同含水量下原状黄土动强度和震陷的试验研究图1 破坏动应力与含水量的关系Fig.1 Relati on bet w een dyna m ic failurestressand water content(1)破坏动应力在3个不同的围压下均随含水量增加而减小,在含水量20%以前曲线较陡,破坏动应力前后相差最大可达74.3%;含水量20%以后曲线有变缓的趋势,破坏动应力前后相差最小仅为6.4%。
考虑到本次试验的塑限含水量为20.5%,因此得出结论:以塑限含水量为界限,太原黄土含水量小于塑限含水量时,破坏动应力随含水量增加而降低的幅度大;太原黄土含水量大于塑限含水量时,破坏动应力随含水量增加而降低的幅度较小。
这个结论与文献[4]所得出的一致(文献[4]是在塑限含水量15%时得出的)。
可以引用文献[4]的解释:“在达到塑限含水量以前,原状黄土保持了较高的结构强度,这种结构强度随含水量的增大急剧降低,而在塑限含水量以后黄土的结构强度绝大部分已经丧失,含水量的影响程度也大大降低,所以在塑限含水量以前测得的破坏动应力明显较高且随含水量变化剧烈,塑限含水量以后测得的破坏动应力明显变低且随含水量变化降低缓慢”。
(2)对应于特定的含水量,破坏动应力随固结压力的增大而增大。
一般土的测试结果,动强度都是随固结压力和固结应力比的增加而增加,本次试验的固结应力比不变,因此试验结果符合一般性结论。
土的动强度指标cd 、φd可用于静力和动力共同作用下土体的整体稳定性分析,根据本次试验破坏动应力、固结压力和固结应力比Kc可以求出破坏振次Nf=10时的动强度指标c d、φd。
具体方法如下:对于某一特定的含水量,某一围压下σ3已知,则σ1=K c・σ3,由图1可确定相应的破坏动应力σdf;在τ-σ坐标系中,以{(σ1+σdf+σ3)/2,0}为圆心,(σ1+σdf+σ3)/2为半径做动静合成摩尔应力圆;特定含水量下3个围压可用上述方法作出3个动静合成摩尔应力圆,然后作出动抗剪强度包线,量出动抗剪强度指标cd、φd。