岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (10): 2852-2860.doi: 10.16285/j.rsm.2021.2139

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于预制滑动面的饱和黏土−结构物界面强度特性 三轴试验研究

苏新斌1, 2,廖晨聪1, 2,刘世奥2,张璐璐2   

  1. 1. 上海交通大学 海洋工程国家重点实验室,上海 200240; 2. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240
  • 收稿日期:2021-12-20 修回日期:2022-06-29 出版日期:2022-10-19 发布日期:2022-10-18
  • 通讯作者: 廖晨聪,男,1990年生,博士,副研究员,主要从事海洋岩土力学方面的工作。E-mail: billaday@sjtu.edu.cn E-mail:sjtusxb@sjtu.edu.cn
  • 作者简介:苏新斌,男,1997年生,硕士研究生,主要从事海洋岩土试验方面的研究。
  • 基金资助:
    上海市自然科学基金(No. 20ZR1426100);上海市教委科研创新计划(No. 2021-01-07-00-02-E00089);上海市教委晨光计划(No. 20CG15)。

Triaxial test for strength characteristics of saturated clay-structure interface based on prefabricated sliding surface

SU Xin-bin1, 2, LIAO Chen-cong1, 2, LIU Shi-ao2, ZHANG Lu-lu2   

  1. 1. State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China; 2. School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
  • Received:2021-12-20 Revised:2022-06-29 Online:2022-10-19 Published:2022-10-18
  • Supported by:
    This work was supported by the Natural Science Foundation of Shanghai (20ZR1426100), the Innovation Program of Shanghai Municipal Education Commission (2021-01-07-00-02-E00089) and the "Chenguang Program" of Shanghai Education Development Foundation (20CG15).

摘要: 通过预制含一定倾角、钻孔的斜截面结构物与饱和黏土结合为三轴组合试样,并使用三轴仪测量出饱和黏土与结构物界面的抗剪强度和超孔隙水压力,分析了饱和黏土与结构物界面的强度特性。相比传统界面直剪试验无法区分界面强度特性的剪切速率效应和排水状态效应,该试验方法可以使饱和黏土与结构物界面充分饱和并严格控制界面排水状态,明确剪切速率对界面强度的影响。开展了不同结构面粗糙度和剪切速率的界面三轴固结不排水剪切试验与不同剪切速率的界面直剪试验。试验结果表明:相同围压下随着结构面粗糙程度增大,界面抗剪强度和超孔隙水压力增大;剪切速率越快,界面抗剪强度越大,界面超孔隙水压力达到稳定所需要的轴向应变越大。排水条件的严格控制和界面超孔隙水压力的准确量测对饱和黏土与结构物界面摩擦角的测量十分重要。

关键词: 界面强度, 剪切速率, 粗糙度, 饱和黏土, 超孔隙水压力, 应力比

Abstract: The strength characteristics of the interface between saturated clay and structure were analyzed by triaxial instrument. Shear strength and excess pore water pressure at the interface between saturated clay and structure were measured by prefabricating an inclined and drilled structure surface, forming a triaxial composite sample with saturated clay. Compared to the interface direct shearing test which can not distinguish the shearing rates effect and drainage effect of the interface strength characteristics, the proposed method can accurately control the drainage conditions and clarify the influence of the shearing rates on the interface strength. Triaxial consolidated undrained interface shear tests with various surface roughness and shearing rates were carried out. Direct interface shear tests under various shearing rates were also conducted. Results show that the shear strength and excess pore water pressure increase with the increase of the roughness of the structural surface under the same confining pressure. The shear strength and the axial strain required for the stability of excess pore water pressure at the interface increase with the increase of shearing rates. Strict control of drainage conditions and accurate measurement of excess pore water pressure at the interface are of great significance for measuring the interface friction angle between saturated clay and structure.

Key words: interface strength, shearing rates, roughness, saturated clay, excess pore water pressure, stress ratio

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[1] 李家平, 朱克超, 周旋, 陈衍力, 李昱洋, 马雯波, . 深海富稀土沉积物的流变特性研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 348-356.
[2] 邓波, 杨明辉, 王东星, 樊军伟, . 刚性挡墙后非饱和土破坏模式及主动土压力计算[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2371-2382.
[3] 丁瑜, 贾羽, 王晅, 张家生, 陈晓斌, 罗昊, 张宇, . 颗粒级配及初始干密度对路基翻浆冒泥特性的影响[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2539-2549.
[4] 李明枫, 王永政, 张婷婷, . 三维应力状态下饱和软黏土循环动力特性试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(6): 1523-1532.
[5] 王家全, 康博文, 周圆兀, 唐滢, . 填料粗粒含量对筋土界面拉拔性状的影响[J]. 岩土力学, 2022, 43(5): 1249-1260.
[6] 周杨, 陈永辉, 孔纲强, 陈龙, 陈庚. 路堤荷载下浅层就地固化联合管桩复合地基 桩−土应力比及沉降计算[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 688-696.
[7] 周容名, 翁效林, 李林, 侯乐乐, . 考虑气相硬化的准饱和黏土弹塑性模型[J]. 岩土力学, 2022, 43(11): 2963-2972.
[8] 张传庆, 郭宇航, 徐金顺, 刘宁, 谢起明, 崔国建, 周辉, . 基于功率谱密度的评估岩石节理粗糙度新方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(11): 3135-3143.
[9] 江文豪, 李江山, 黄啸, 程鑫, 万勇, . 非等温分布条件下考虑半透水边界时饱和黏土的一维固结解析解[J]. 岩土力学, 2022, 43(10): 2744-2756.
[10] 尹小卡, 杜思义, 王涛涛. 砂土液化与水泥粉煤灰碎石桩施工参数 关系的试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2518-2524.
[11] 王静, 肖涛, 朱鸿鹄, 梅国雄, 刘拯源, 魏广庆, . 透水管桩现场试验光纤监测与承载性能研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(7): 1961-1970.
[12] 孙增春, 郭浩天, 刘汉龙, 吴焕然, 肖杨, . 基于扰动状态概念的饱和黏土热弹塑性本构模型[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1325-1334.
[13] 时振昊, 黄茂松, 倪雨萍, . 基于颗粒间应变的饱和黏土小应变各向异性 非线性本构模型[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1036-1044.
[14] 任华平, 刘希重, 宣明敏, 叶新宇, 李强, 张升, . 循环荷载作用下击实粉土累积塑性变形研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1045-1055.
[15] 张乐, 党发宁, 高俊, 丁九龙. 线性加载条件下考虑应力历史的饱和黏土一维非线性固结渗透试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1078-1087.
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[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .