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胶结粗粒土强度与变形特性试验研究

王强  
【摘要】: 胶结粗粒土是利用天然(或经过简单加工的)砂卵石、开挖料或者其它容易获得的岩石类材料(包含常规混凝土无法利用的低强度材料),通过加入适量的水和胶凝材料拌和,并经振动或碾压而形成的具有结石性质的材料。国内外这方面的研究刚刚起步,大都是借鉴混凝土的研究方法,研究配合比、砂率和龄期等因素对材料力学性能的影响,所采用的单轴压缩方法不能考虑复杂应力条件下胶结粗粒土的强度和变形特性,如压硬性、剪胀性等。采用三轴试验研究胶结粗粒土力学特性的资料也是非常少的,且砂砾的级配选取受到试验设备尺寸的限制,最大颗粒直径仅为10mm。因此本文通过三轴实验方法研究胶结粗粒土在不同围压、不同水泥含量、不同龄期、不同相对密度等因素对其强度与变形特性的影响,总结参数变化规律,为进一步建立胶结粗粒土应力应变模型提供依据。 研究表明:胶结粗粒土破坏后,试样能看到明显的局部化剪切带,具有明显的脆性破坏特征,并且其抗剪强度的变化与局部化的剪切带形成有一定关系,当轴向应变较小时,土体由于剪缩,土体的抗剪强度不断增加,随着变形的发展,剪缩逐渐过渡到剪胀,当抗剪强度达到峰值时,剪胀越来越明显,随着剪胀的不断发展,土的抗剪强度越来越低,土体呈应变软化状态,当土体的剪胀现象趋于稳定时,土体的抗剪强度也达到一个稳定阶段。 随着围压的增加,初始模量也增加,但增加不明显,峰值强度与残余强度增加明显;随着水泥含量的增加,峰值强度与残余强度都增加;随着龄期的增加,峰值强度有一定增加。随着相对密度的增加,峰值强度与残余强度都增加。 按非线性强度整理参数,可知:φ0随着龄期的增加而增加,Δφ随着龄期的增加而减小;φ0随着水泥含量的增加而增加,Δφ随着水泥含量的增加而减小。φ0随着相对密度的增加而增加,Δφ随着相对密度的增加而减小。 采用胶结粗粒土对一土坝经过局部换填,经过计算,此方法可以增加坝体的整体稳定性。


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