[发明专利]基于负围压条件下土体三轴破坏应力路径的试验方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程测试方法技术领域，涉及基于负围压条件下土体三轴破坏应力路径的试验方法。

背景技术

由于土的抗拉能力较低，土的抗拉强度对于土工建筑物的影响常常被忽视，然而许多土工建筑物的破坏均与土的抗拉特性有关。近年来，随着经济的快速发展以及公路、机场、高土坝坡的修建蓬勃兴起，土工建筑物产生裂缝的问题始终存在，这说明土的抗拉强度对土工建筑物的影响不容忽视。因此，对土的抗拉特性的正确认识和抗拉强度指标的准确测量十分重要。

采用单轴土工拉伸仪进行拉伸试验是获得土体抗拉强度最直接的方法，测试结果为试样在只有轴向拉力作用下破坏时的极限正应力，只适用于围压为零的条件，且功能较为单一，不能开展土体既受拉又受剪条件下的试验研究。通过对边坡工程进行分析可以发现：单纯的单轴拉伸应力状态并不容易出现。在黄土边坡顶部应力分布区中常常表现为既受拉又受剪的拉剪复合应力状态，自然界黄土边坡土体极易发生拉剪复合应力条件下的破坏型式，但是目前的研究主要集中在黄土的压剪条件下，对黄土拉剪复合应力条件下的相关研究较少。

基于以上问题，本发明探讨了基于负围压条件下黄土土体三轴破坏应力路径的试验方法，首先解决了在负围压条件下橡皮膜与试样胶结这一关键技术问题，然后实现了两种黄土土体在拉剪复合应力条件下的应力路径，使其满足对黄土土体在拉剪复合应力条件下强度特性的研究。

发明内容

本发明的目的是提供基于负围压条件下土体三轴破坏应力路径的试验方法，解决了黄土边坡土体在拉剪复合应力条件下三轴应力路径实现方法的技术方法难题。

本发明所采用的技术方案是，基于负围压条件下土体三轴破坏应力路径的试验方法，该方法利用等截面加载轴三轴仪，其结构是：包括压力室，压力室底部固接有底座，压力室顶部连接有压力室盖，压力室外两侧竖直固定有支撑柱，支撑柱顶端和底端分别固定在压力室外侧顶部和底部起到支撑作用，压力室通过固定螺栓与底座连接；

底座上部设置有加载轴，加载轴连接有轴向荷载系统和轴向变形量测系统；

底座顶部固定有试样放置台，底座内部开设有围压控制测量通道和固结排气通道，围压控制测量通道一端与压力室内部接通，围压控制测量通道另一端连接有负围压系统，固结排气通道一端与固结系统连接，固结排气通道另一端贯穿试样放置台；

利用上述装置，按照以下步骤实施：

步骤一、根据试验所需含水率的要求，制备圆柱形试样；

步骤二、给步骤一所得试样侧表面均匀地涂抹化学胶，然后给试样上套橡皮膜；

步骤三、用橡皮圈绑扎步骤二所得套有橡皮膜的试样两端，绑扎完毕后，静置3-5小时，以使试样与橡皮膜达到完全胶结；

步骤四、去掉步骤三所得试样的两端的橡皮圈，检查橡皮膜与试样的胶结情况，确保橡皮膜与试样胶结良好且无气泡；

步骤五、用强力胶将试样底面和顶面分别与试样放置台顶部和加载轴底部胶结，然后用高出试样的橡皮膜包裹试样放置台与加载轴，用橡皮圈将橡皮膜两端分别与试样放置台和加载轴扎紧，最后，将压力室用固定螺栓固定在底座上；

步骤六、对试样进行基于负围压条件下土体三轴破坏应力路径的试验方法，包括两种方案：

方案一：负围压条件下土体三轴拉伸应力路径试验：首先将试样处于各向等拉应力状态，使试样充分固结，然后保持负围压不变，逐步增大轴向拉应力，直至试样破坏；

方案二：负围压条件下土体三轴压缩应力路径试验：首先将试样处于各向等拉应力状态，使试样充分固结，然后保持负围压不变，逐步减小轴向拉应力，轴向拉应力减小为零之后，逐步施加轴向压应力，直至试样破坏。

本发明的特点还在于，

步骤二中：化学胶为75环保型自喷不干胶和三角牌车胎胶水组合。

步骤二中：化学胶的使用方法为：先将75环保型自喷不干胶喷在步骤一所得试样侧表面，静置15-20分钟，再涂抹三角牌车胎胶水，静置5-10分钟。

步骤五中：强力胶为AB胶。

步骤六中：负围压的实现是通过压力室抽真空的方式，使得橡皮膜受到径向拉伸作用，而径向拉伸作用通过橡皮膜后的化学胶传递给试样，从而达到对试样施加负围压的目的。