[发明专利]基于三轴固结试验确定土体渗透系数与孔隙比关系的方法

权利要求书

1.一种基于三轴固结试验确定土体渗透系数与孔隙比关系的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取测试土样，并通过试验获得土样的初始孔隙比e₀；

S2：制作试样，根据三轴固结仪确定试样尺寸，选取土样中心区域进行制作，并对制出的试样进行饱和处理；

S3：对试样进行三轴固结试验，采用分级降压渗流试验方法，先升高围压和背压达到试验设计值，待孔压稳定后开始逐级降低背压进行渗流固结试验，并记录试验过程中试样的孔压和体积变化值；

S4：处理记录的试验数据，并计算分级降压过程中的渗透系数和孔隙比；

S5：确定渗透系数与孔隙比的关系，绘制关系曲线，最终得到两者的数学关系。

2.根据权利要求1所述的基于三轴固结试验确定土体渗透系数与孔隙比关系的方法，其特征在于，步骤S1中获取测试土样是指：采用薄壁取土法，在指定区域取得土样，并进行封存后用于做室内试验。

3.根据权利要求1或2所述的基于三轴固结试验确定土体渗透系数与孔隙比关系的方法，其特征在于，所述步骤S1中，获得土样的初始孔隙比e₀是指：通过环刀法求得土的重度r_s，用烘干法求出土的含水率w，并利用公式求得初始孔隙比，其中r_w为水的重度。

4.根据权利要求1所述的基于三轴固结试验确定土体渗透系数与孔隙比关系的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述三轴固结仪具有控制试样孔压大小、测量孔压和体积变化的功能。

5.根据权利要求1所述的基于三轴固结试验确定土体渗透系数与孔隙比关系的方法，其特征在于，所述步骤S2中，饱和处理是指：采用浸水饱和法处理试样，使其饱和度达到99％以上。

6.根据权利要求1所述的基于三轴固结试验确定土体渗透系数与孔隙比关系的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述三轴固结试验包括以下步骤：

S31:将所述试样的围压升至试验设计值，同时将所述背压调至比围压小10kPa，观测孔压变化情况；

S32:待孔压稳定并等于背压值，进行分级降压渗流试验，首先设定背压每一级的降压值；接着开始第一级降压渗流试验，使试样排水固结，观测孔压变化情况，间隔获取试样的孔压和体积变化值；

S33：待上一级降压渗流试验的孔压稳定并等于该级背压值后，进行下一级降压渗流试验，间隔获取试样的孔压和体积变化值；

S34：重复步骤S33，直到背压降至预先设定值，且孔压达到稳定值，此时完成所有分级降压渗流试验。

7.根据权利要求6所述的基于三轴固结试验确定土体渗透系数与孔隙比关系的方法，其特征在于，所述步骤S32中，所述背压每一级降压值不小于50kPa，所述分级降压渗流试验分级的次数不少于3次。

8.根据权利要求6所述的基于三轴固结试验确定土体渗透系数与孔隙比关系的方法，其特征在于，步骤S32和S33中，所述获取试样孔压值和体积变化值的时间间隔为30-120s。

9.根据权利要求1所述的基于三轴固结试验确定土体渗透系数与孔隙比关系的方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述分级降压过程中渗透系数和孔隙比的计算方法为：

第i次分级降压过程中的渗透系数k_i采用变水头渗流计算公式进行计算，其中P_1i为第i次分级降压过程中的起始孔压；P_2i＝(P_1i+P_bi)/2为第i次分级降压过程中的中值孔压，即起始孔压与稳定时孔压的平均值，P_bi为第i次分级降压过程中的背压，稳定时孔压等于背压；△t_i为孔压从P_1i下降到P_2i的时间间隔；△V_i是△t_i时间内试样的体积变化值；L和A分别为试样的高度与截面积；r_w为水的重度；

第i次分级降压过程中的孔隙比e_i利用公式进行计算，其中e_i-1第i次分级降压过程中的起始时刻孔隙比；V_i为第i次分级降压过程试样的初始体积；△V_i是第i次分级降压过程中△t_i时间内试样的体积变化值。

10.根据权利要求9所述的基于三轴固结试验确定土体渗透系数与孔隙比关系的方法，其特征在于，所述步骤S5中绘制关系曲线是指：根据第i次分级降压过程中的渗透系数k_i和起始时刻孔隙比e_i-1，绘制关系曲线k-e，并得到渗透系数与孔隙比的关系表达式:lgk＝ae-b，其中a和b是回归分析得到的拟合系数。