砂泥岩混填力学特性试验分析.pdf

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1、砂泥岩混填力学特性试验分析王维明，商健林(1．句容市昌达公路养护工程有限公司，江苏句容212400；2．南京道润交通科技有限公司，江苏南京210000)摘要：砂泥岩混合料是砂岩颗粒和泥岩颗粒按一定比例混合的一种常见的填筑土体，因其取材方便而经常被用于水库、路堤、基坑开挖、渠道等实际工程中。本文通过GDS三轴试验系统，对砂泥岩混合土体在不同的砂泥岩颗粒比例、干密度和含水率情况下的强度和变形特性进行了分析。结果表明：低围压时，砂泥岩混合料应力一应变关系曲线表现为应变软化型，随着围压的增加曲线表现为应变硬化型；含水率对砂泥岩混合料应力一应变关系曲线的形态影响不

2、大，偏应力峰值强度随着含水率的增大先增加后减小；干密度较小时，砂泥岩混合料应力一应变曲线表现为应变硬化型，随着干密度的增加，应力一应变曲线形态向应变软化型转变；砂泥岩混合料抗剪强度参数均随干密度的增加而增大；土体抗剪强度参数随砂岩颗粒含量的增加而增加。关键词：砂泥岩混填；GDS三轴试验；变形和强度特性；偏应力峰值强度中图分类号：U414文献标识码：B边坡的稳定性在很大程度上取决于岩土体的抗剪强度，因而在边坡稳定加固设计时，抗剪强度指标的选用是否合理，直接关系到边坡稳定性分析结果和边坡治理。如何合理确定边坡土体抗剪强度指标就显得∞鲫加∞如∞加尤为重要，尽管

3、该}昆合土体在工程中很常见，但是对一其抗剪强度却研究很少，目前相关的研究仅限于对土(a)砂岩(b)泥岩石混合体方面的研究。董云等人和油新华等人分别采图1试验土料用大型直剪试验和原位水平推剪试验对土石混合体的系数Cc=1．01，颗粒级配良好。土样的最优含水率强度特性进行试验研究。在三轴试验研究方面，武明为6％，最大干密度为2．1cm。采用大型三轴剪切试验仪对4组土石混合填料进行了抗剪强度试验，并分析了影响强度指标的与其影响因素之间的关系。黄广龙等人通过若干矿山排土场散体栅如物料力学性质试验，研究了排土场散体物料应力应变特性，系统分析了岩性和散体物料粒径等因

4、素对散体氍g强度的影响。舒志乐等人利用分形理论论证土石混合梨体的层次性，建立土石混合体的二维分形结构模型，乓提出粗、细料无标度区间粒度分维值的概念，并通过三轴试验分析了土石混合体的粒度分维值与抗剪强度的关系1O010l010．0l颗粒粒径／mm1试验材料图2试验土料颗粒级配曲线本文选取完整的中风化的砂岩和泥岩体进行人工2试验方法破碎，然后通过破碎机将碎石进一步破碎，最后通过筛分试验获得不同粒径范围内的砂岩和泥岩颗粒。2．1实验仪器本文设计的颗粒级配曲线见图2。由于采用了试验采用的仪器设备是英国GDS公司研制的gbl01中型三轴仪进行试验，试验所用粗粒料最

5、大粒GDS三轴试验仪。该系统连接计算机通过GDSLAB径为20mm，土体颗粒不均匀系数Cu=25．56、曲率软件控制试验进行并自动进行数据记录，具有快捷及1362014年1期(总第109期)精度高等特点。GDS三轴仪由压力室、周围压力系表1砂泥岩混合料三轴压缩试验方案统、反压力系统、信号调节装置、空隙水压力量测系试验目的围压／kPa干密度／g·cmI3含水率／％颗粒比例)÷统、轴向变形量测系统和电脑主机组成。试验前将围姗伽枷姗姗瑚如o压室内充满水，水充当围压的传递媒介，由围压控制器对压力室中的水加压，由水将围压传给试样。试验中通过控制压力室底座使试样以一

6、定的速率匀速向上移动，达到剪切破坏的目的。试验中所有数据均由计算机主动采集。一定量的水，均匀拌合后装入塑料袋，放置24个小2．2实验方案时，使试样含水均匀。(2)根据不同的干密度，称(1)本次三轴压缩试验类型为三轴固结排水试取相应质量的土，将试样放在击实筒内分5层击实，验(CD)，采用的常围压共分为4级，分别为控制每层土质量相等，每层击实至要求高度后，然后100kPa200kPa300kPa400kPa加第2层土料，直至最后一层。每层土之间均应刮(2)为研究各因素对砂泥岩混合料强度变形的毛，并保证所称的土全部击人击实筒内，以控制样的影响，本文设计了6组不

7、同的砂、泥岩比例、5种不密度。试验试样为圆柱形，直径101mm，高200mm。同的含水率和4种干密度。详细的试验方案如表1。3试验结果及分析试验破坏标准如下：当应力一应变曲线出现峰值时，取峰值点为破坏点；当应力一应变曲线无峰值3．1砂、泥岩颗粒比例的影响时，取应变15％所对应的点为破坏点。3．1．1砂、泥岩颗粒比例与土体应力一应变的关系2．3制样方法砂泥岩混合料试样在不同围压下的轴向偏应力制样步骤为：(1)称取一定质量的于土，加入q=(，一cr3)与应变关系曲线见下图3。枷姗瑚瑚02468101214160246810121416￡l／％el／％￡1(a

8、)10：0(b)8：2(c)6：4et／％s1(e)2：8(e)0：10图3砂泥