亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于應(yīng)力修正法的黏土抗剪試驗(yàn)因素研究

        2019-11-11 03:22:18楊皓然易佳向
        人民珠江 2019年10期

        楊皓然,易佳向

        (1.重慶交通大學(xué)水利水運(yùn)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶 400074;2.重慶科技學(xué)院建筑工程學(xué)院,重慶 401331)

        黏土作為常見(jiàn)的一類工程軟土,廣泛分布于重慶、四川、湖南等地區(qū)。在邊坡工程、基坑工程以及水利工程的施工建設(shè)中,都難免會(huì)涉及到黏土土層。由于黏土層中富含蒙脫石和親水性極強(qiáng)的伊利石、水云母和高嶺石等礦物,浸水易膨脹、失水易收縮,吸水后強(qiáng)度快速衰減而成為易滑地層[1]。同時(shí)伴隨著地質(zhì)體強(qiáng)烈構(gòu)造作用及人類因素影響,工程中的黏土層或多或少都夾雜一定數(shù)量的礫石而形成一種復(fù)合土石體,其顆粒粒徑相差懸殊、級(jí)配分布廣、不均勻系數(shù)大[2]。礫石粗顆粒與土中孔隙嵌合構(gòu)成骨架效應(yīng),易使其抗剪強(qiáng)度受到影響。于此大多數(shù)賦存黏土層的邊坡體,由于受到連續(xù)降雨入滲及內(nèi)部礫石含量的影響,如未及時(shí)進(jìn)行加固處理,就很容易發(fā)生滑動(dòng)坍塌。

        黏土體的抗剪強(qiáng)度由黏聚強(qiáng)度及摩擦強(qiáng)度構(gòu)成,其黏聚力c與內(nèi)摩擦角φ代表著土體抗剪強(qiáng)度的主要力學(xué)指標(biāo)。從以往研究[3-7]不難發(fā)現(xiàn),不同含水率及礫石摻量對(duì)黏土的內(nèi)摩擦角及黏聚力都存在一定影響。因此為了預(yù)防此類黏土層體發(fā)生滑塌等工程地質(zhì)災(zāi)害,探究其抗剪強(qiáng)度參數(shù)隨含水率及摻礫率的演化規(guī)律就很有必要。目前國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室中主要采用直接剪切試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)與環(huán)剪試驗(yàn)等方法測(cè)定土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)[8]。其中三軸壓縮試驗(yàn)雖能明確土體應(yīng)力狀態(tài)且具有較高的精度,但操作復(fù)雜,試驗(yàn)周期長(zhǎng),且受邊界條件影響大。而直剪試驗(yàn)由于設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,經(jīng)濟(jì)易行,被廣泛應(yīng)用于各工程領(lǐng)域。然而胡黎明等[9]發(fā)現(xiàn)在剪切位移逐漸增大的直剪試驗(yàn)過(guò)程中,剪切面上的有效面積減小會(huì)導(dǎo)致試樣所受正應(yīng)力呈現(xiàn)增大趨勢(shì),從而使試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定的誤差。因此余凱等[10]總結(jié)了前人研究成果,將直剪試驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正方法分為單點(diǎn)和多點(diǎn)應(yīng)力面積修正法。張亮亮等[11]通過(guò)分析直剪試驗(yàn)中剪切面積減小對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)的影響,發(fā)現(xiàn)抗剪強(qiáng)度參數(shù)的誤差隨剪切位移的增大而提高。程磊等[12]基于單點(diǎn)應(yīng)力面積法研究了麥稈土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)隨麥稈含量的變化規(guī)律。

        因此,為了提高直剪試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性,引入單點(diǎn)面積應(yīng)力修正法[10],選取重慶地區(qū)具有代表性的黏土,探討其在不同含水率及摻礫率下抗剪強(qiáng)度及參數(shù)的變化規(guī)律。

        1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

        試驗(yàn)用土取自重慶交通大學(xué)南約29 km的某建筑工地,是重慶地區(qū)典型的黏土,其基本物理性質(zhì)及顆粒級(jí)配見(jiàn)表1。試驗(yàn)所用儀器為DZ-4型應(yīng)變控制式直剪儀,見(jiàn)圖1。選取快剪方式,調(diào)整剪切速率為1.2 mm/min,分別對(duì)擊實(shí)后內(nèi)徑為61.8 mm、高度為20 mm的圓柱試樣施加100、200、300、400 kPa的法向正應(yīng)力。之后觀察儀器轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,讀取量力環(huán)內(nèi)測(cè)力計(jì)數(shù)一次,直至試樣破壞或剪切位移達(dá)到6 mm為止,試樣剪壞后見(jiàn)圖2。

        表1 黏土的基本物理性質(zhì)

        a)試驗(yàn)裝置

        b)剪切過(guò)程

        圖1DZ-4型應(yīng)變控制式直剪儀

        圖2 試樣剪壞后

        2 試驗(yàn)方案

        保持黏土干密度不變,參照GB/T 50123—1999《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[13]利用DZ-4型應(yīng)變式直剪儀分別在法向正應(yīng)力為100、200、300、400 kPa下對(duì)含水率為10%、12%、14%、16%、18%的黏土試樣進(jìn)行直接快剪試驗(yàn),并采用單點(diǎn)面積應(yīng)力修正法[10]對(duì)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,得出修正后土樣的c、φ值。同時(shí)保持一定含水率,分別摻入5%、10%、20%、30%、50%粒徑大小在1~2 mm的礫石,觀察修正后的c、φ值隨摻礫量的變化特征,以此探討含水率及礫石摻率對(duì)重慶地區(qū)典型黏土抗剪強(qiáng)度及參數(shù)的影響規(guī)律。試驗(yàn)方案見(jiàn)表2。

        表2 試驗(yàn)方案

        3 試驗(yàn)結(jié)果分析

        3.1 不同含水率及摻礫量下黏土的抗剪強(qiáng)度

        根據(jù)土力學(xué)中經(jīng)典的Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則,在一定應(yīng)力范圍內(nèi)可用式(1)建構(gòu)出正應(yīng)力與剪應(yīng)力的關(guān)系曲線,從此式中可見(jiàn)土體強(qiáng)度由c和tanφ兩部分組成。

        τf=c+σ·tanφ

        (1)

        式中τf——土體的抗剪強(qiáng)度,kPa;σ——剪切面上的法向正應(yīng)力,kPa;c——土體的黏聚力,kPa;φ——土體的內(nèi)摩擦角,(°)。

        黏土試樣分別在含水率為10%、12%、14%、16%、18%情況下的直剪試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3、4。

        表3 不同含水率抗剪強(qiáng)度值

        表4 不同含水率抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

        保持含水率12%不變,取粒徑大小為1~2 mm的礫石,對(duì)含礫率為5%、10%、20%、30%、50%的黏土試樣進(jìn)行直接快剪試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5、6。

        表5 不同摻礫率抗剪強(qiáng)度值

        表6 不同摻礫率抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

        3.2 基于單點(diǎn)面積應(yīng)力修正后的抗剪強(qiáng)度

        余凱等[10]通過(guò)總結(jié)何滿潮等[14-17]對(duì)直剪試驗(yàn)的相關(guān)修正方法,進(jìn)一步分析了試樣在受剪過(guò)程中有效剪切面積與正應(yīng)力的關(guān)系,并于此提出了單點(diǎn)面積應(yīng)力修正法,運(yùn)用式(2)、(3)分別對(duì)剪應(yīng)力及正應(yīng)力進(jìn)行修正,有效減少了直剪試驗(yàn)所得土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)的誤差性。

        (2)

        式中τf′——修正后的剪應(yīng)力,kPa;A0——試樣的截面面積,mm2;A2——試樣上下部土體接觸面積,mm2;β=A0/A2——剪應(yīng)力修正系數(shù)。

        (3)

        式中σ′——修正后的正應(yīng)力,kPa;β0=l(1-β)/s——正應(yīng)力修正系數(shù);s——土體剪切位移,mm;l——上部剪切土體高度,mm;C——測(cè)力計(jì)系數(shù),N/0.01mm;R——測(cè)力計(jì)量表讀數(shù),0.01 mm。

        表7 正應(yīng)力和剪應(yīng)力修正系數(shù)

        通過(guò)對(duì)內(nèi)徑61.8 mm,高度為20 mm的黏土試樣進(jìn)行應(yīng)變控制式直剪試驗(yàn),得到正應(yīng)力和剪應(yīng)力修正系數(shù)隨剪切位移關(guān)系見(jiàn)表7。不同含水率下抗剪強(qiáng)度數(shù)據(jù)經(jīng)單點(diǎn)面積應(yīng)力法修正后見(jiàn)表8、9;不同摻礫率下抗剪強(qiáng)度數(shù)據(jù)修正后見(jiàn)表10、11。

        表8 修正后不同含水率抗剪強(qiáng)度值

        表9 修正后不同含水率抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

        表10 修正后不同摻礫率抗剪強(qiáng)度值

        表11 修正后不同摻礫率抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

        3.3 修正后含水率對(duì)黏土抗剪強(qiáng)度的影響

        用最小二乘法對(duì)修正后的試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,不同含水率下試樣抗剪強(qiáng)度關(guān)系見(jiàn)圖3,黏聚力與內(nèi)摩擦角隨含水率變化關(guān)系見(jiàn)圖4、5。

        圖3 不同含水率下抗剪強(qiáng)度擬合

        圖4 含水率與黏聚力關(guān)系曲線

        圖5 含水率與內(nèi)摩擦角關(guān)系曲線

        圖3和表8表明,隨著含水率不斷升高,黏土的抗剪強(qiáng)度值呈現(xiàn)降低的發(fā)展趨勢(shì),因此高含水率對(duì)黏土的抗剪強(qiáng)度有不利影響。從圖4、圖5、表4、表9可知,經(jīng)單點(diǎn)面積應(yīng)力法修正后黏土黏聚力較修正前提高了8.29%,內(nèi)摩擦角較修正前提高了15.97%,進(jìn)一步說(shuō)明了未經(jīng)修正的直剪試驗(yàn)所得抗剪強(qiáng)度指標(biāo)存在一定誤差且小于實(shí)際值。同時(shí)含水率處于10%~12%這個(gè)階段,試樣的黏聚力呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。而含水率超過(guò)12%時(shí),黏聚力則隨含水率的增大而減小,且變化迅速。圖5表明該黏土試樣內(nèi)摩擦角隨著含水率的增大呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),但變化相對(duì)平緩。總體而言,含水率對(duì)黏土抗剪強(qiáng)度的影響,主要在于對(duì)其黏聚力產(chǎn)生較大影響,而對(duì)其內(nèi)摩擦角的影響卻較小。原因在于隨著含水率的增加,黏土內(nèi)的孔隙被水填充,導(dǎo)致土粒之間的膠結(jié)作用減弱,從而降低了其抗剪強(qiáng)度。但水分含量在12%時(shí),黏聚力取得較優(yōu)值,該黏土土體的抗剪性能取得較好效果。

        3.4 修正后摻礫率對(duì)黏土抗剪強(qiáng)度的影響

        同樣采用最小二乘法線性擬合出不同摻礫率下試樣抗剪強(qiáng)度,見(jiàn)圖6;黏聚力與內(nèi)摩擦角隨摻礫率變化關(guān)系見(jiàn)圖7、8。

        從圖7、圖8、表6、表11可以看出,不同的礫石摻率下,經(jīng)單點(diǎn)面積應(yīng)力法修正后黏土試樣的黏聚力及內(nèi)摩擦角均得到了提高,其黏聚力較修正前提高了11.66%,內(nèi)摩擦角較修正前提高了13.73%。表10和圖6反映出,當(dāng)?shù)[石摻率不超過(guò)10%時(shí),黏土的抗剪強(qiáng)度隨著礫石含量的增加而不斷減小;當(dāng)?shù)[石摻率超過(guò)10%以后,隨著礫石含量的增加,黏土的抗剪強(qiáng)度逐漸增大,并趨于穩(wěn)定。因此當(dāng)?shù)[石摻率不超過(guò)30%時(shí),礫石量對(duì)黏土抗剪強(qiáng)度有較大影響,而礫石摻率超過(guò)30%以后,礫石量對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響將變?nèi)?。同時(shí)圖7表明礫石含量對(duì)黏聚力影響顯著,礫石摻率在20%~30%階段下降明顯,至30%后對(duì)試樣黏聚力影響較弱。原因在于當(dāng)?shù)[石含量超過(guò)一定程度后,礫石之間開(kāi)始形成骨架作用,骨架間的孔隙過(guò)大,細(xì)粒含量不足以填充骨架間的孔隙,以至于顆粒間的膠結(jié)能力明顯減弱。圖8中內(nèi)摩擦角隨礫石含量的增大,呈現(xiàn)緩慢增大的趨勢(shì),表明摻礫量對(duì)黏土體的內(nèi)摩擦角影響較小。

        圖6 不同摻礫率下抗剪強(qiáng)度擬合

        圖7 摻礫率與黏聚力關(guān)系曲線

        圖8 摻礫率與內(nèi)摩擦角關(guān)系曲線

        4 結(jié)論

        基于單點(diǎn)面積應(yīng)力修正法,開(kāi)展不同含水率及摻礫率對(duì)重慶地區(qū)典型黏土影響的直剪試驗(yàn),主要結(jié)論如下。

        a) 基于單點(diǎn)面積應(yīng)力法修正后,黏土試樣在不同含水率下的黏聚力較修正前提高了8.29%,內(nèi)摩擦角較修正前提高了15.97%;而不同摻礫率下試樣的黏聚力較修正前提高了11.66%,內(nèi)摩擦角較修正前提高了13.73%。

        b) 黏土的抗剪強(qiáng)度隨著含水率的增大而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

        c) 礫石摻率不超過(guò)10%時(shí),隨著礫石含量的增加,黏土的抗剪強(qiáng)度不斷減?。坏[石摻率超過(guò)10%以后,隨著礫石含量的增加,黏土的抗剪強(qiáng)大逐漸增大,并趨于穩(wěn)定;當(dāng)?shù)[石摻率超過(guò)30%后,礫石量對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響將減弱。

        d) 隨著含水率的增大,黏土試樣的黏聚力呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),而內(nèi)摩擦角呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)。

        e) 隨著摻礫率的增大,黏土試樣的黏聚力總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。其中礫石摻率在20%~30%階段時(shí),試樣的黏聚力急劇下降;摻率在30%后,黏聚力趨于穩(wěn)定。內(nèi)摩擦角隨摻礫量的變化,呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)。

        f) 含水率和摻礫率對(duì)黏土的黏聚力影響較大,而對(duì)內(nèi)摩擦角的影響較小。

        伊人情人色综合网站| 亚洲无码中文字幕日韩无码| 成在线人免费视频播放| 亚洲av高清一区二区在线观看 | 国产亚洲综合一区二区三区| 亚洲av无码精品色午夜| 国产偷2018在线观看午夜| 国产一区二区免费在线观看视频| 日本人妻免费在线播放| 成l人在线观看线路1| 91免费在线| 在线精品亚洲一区二区三区 | 中文字幕日本一区二区在线观看| 国内精品亚洲成av人片| 激情内射日本一区二区三区| 国产一区二区精品在线观看| 中文字幕中文字幕人妻黑丝| av在线免费观看蜜桃| 国产大陆亚洲精品国产| 国产女人91精品嗷嗷嗷嗷| 亚洲精品一区二在线观看| 麻豆亚洲av熟女国产一区二| 亚洲欧美日韩中文无线码| 大陆啪啪福利视频| 男奸女永久免费视频网站| 中文人妻熟妇乱又伦精品| 日韩免费一区二区三区在线| 中文字幕精品乱码一区| 尤物yw午夜国产精品视频| 日产国产精品亚洲系列| 97精品国产高清自在线看超| 国产亚洲中文字幕一区| 日本艳妓bbw高潮一19| 另类亚洲欧美精品久久不卡| 91精品啪在线观看国产色| 天天躁日日躁狠狠躁av麻豆| 少妇对白露脸打电话系列| 伊人色综合九久久天天蜜桃 | 四虎国产精品永久在线| 99久久精品自在自看国产| 日韩av最新在线地址|