[发明专利]模拟现场错动带结构和应力状态的室内真三轴试验方法

说明书

本发明公开了一种模拟现场错动带结构和应力状态的室内真三轴试验方法，包括错动带物理指标测定及室内仿真重塑试验方法、错动带的真三轴强度试验方法、错动带的真三轴加卸载试验方法和组合体的真三轴试验方法。本发明能够获得与现场错动带组构特征相似、筛除大颗粒影响的错动带室内重塑样，能够采用它进行室内力学试验，研究错动带的真三轴强度和变形特性，研究中间主应力对强度的影响，建立了适用于错动带的多轴强度准则，研究了错动带在开挖过程及支护过程中的变形破坏特征。

技术领域

本发明涉及一种试验方法，具体是模拟现场错动带结构和应力状态的室内真三轴试验方法。

背景技术

历史上曾发生了多起因大坝坝基岩体含错动带而导致的垮坝事故，国内外众多学者针对水电站大坝坝基错动带的力学特性进行了研究，发现了错动带具有有别于一般岩、土体的特点：1)由于形成条件的复杂，错动带的成分、结构、构造在空间上分布是极不均匀的； 2)错动带厚度一般很薄，呈两个坚硬厚层中夹极薄软层的模式，其力学特性不仅受软层本身及岩壁的影响，而且取决于软层和岩壁的组构效应以及应力卸荷水平。

因这些错动带所处的工程地质条件和力学环境的特殊性，研究者们主要采用剪切试验对其力学特性进行研究，所依托的工程背景主要为浅部岩体工程(如边坡工程、坝基岩体工程等)。最近，针对2-4m左右的试验洞、探洞等，也开展了错动带与含错动带地层的现场承压板、剪切、强度试验和变形、声波等观测。然而，这些研究获得的错动带变形破坏机制的研究成果，要么是基于较低的常法向荷载水平(＜2.0MPa)下的直剪试验和剪切蠕变试验获得的，要么现场试验是基于小规模工程所进行的，并不能反映高应力、真三轴卸荷作用下错动带的变形破坏机制。因此，有必要发明一种可以反映错动带天然结构、制样方便、符合现场开挖卸荷应力路径的错动带室内真三轴试验方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟现场错动带结构和应力状态的室内真三轴试验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模拟现场错动带结构和应力状态的室内真三轴试验方法，包括错动带物理指标测定及室内仿真重塑试验方法、错动带的真三轴强度试验方法、错动带的真三轴加卸载试验方法和组合体的真三轴试验方法；

所述错动带物理指标测定及室内仿真重塑试验方法，具体步骤如下：

(1)将错动带原状样用橡皮锤敲成碎块，拌合均匀，分别取500g和800g进行比重和颗粒分析，以获得颗粒比重和错动带的全级配曲线和黏粒含量；将错动带分别过孔径为0.075mm、0.10mm、0.25mm、0.50mm、1mm、2mm、5mm、10mm和50mm的试验筛，获得不同的粒组，选定土样中颗粒最大粒径为5mm，并按剔除法配置错动带样并拌合均匀：

P_i＝P_oi/(100-P_{d max})公式(1)

式中，P_i为剔除后某粒组含量；P_{d max}为超粒径颗粒含量；P_oi为原级配某粒组含量；

(2)将各类调制好的达塑限的错动带重塑样分层装入压力容器中，在容器外部注水使其处于饱水状态，然后逐渐加压观测其压缩变形值，直至达预定荷载且变形稳定后，取出测定其物理性质，并与错动带原状样比较，当上述指标和结构类型接近时，认为两者物理力学性质接近；进行固结试验，试样在各级压力下的固结时间为1h，试验中仅测记该级荷载下1h的量表读数；如此逐级加载直至达最后预定荷载，并持续保持该荷载至试样达变形稳定；试验所采用的分级荷载分别为0.1MPa、0.2MPa、0.4MPa、0.8MPa、1.6MPa、 3.2MPa、6.4MPa和12.8MPa；

(3)固结试验制样设备是圆筒形容器或方管加压容器；