[发明专利]一种基于三轴土样变形数字图像测量的K0固结试验方法

说明书

本发明提供一种基于三轴试验土样变形数字图像测量的K₀固结试验方法，属于土木工程学科岩土工程领域。方法步骤为：通过制备土样并将土样装在表面印刷有标记网格的橡皮膜里，之后将土样置于压力室中并依据橡皮膜表面的标记网格确定土样在不同受力情况下的径向(环向)变形量，由此确定土样变形后的尺寸，通过对比加载过程中土样变形后尺寸与土样初始尺寸，调整围压以保证加载过程中土样不出现径向(环向)变形，在此试验过程中围压与轴向应力之比即为K₀。本发明可进行三轴试验的K₀固结，且能监测并控制试样在不同高度方向上径向变形；方法操作简便，计算结果准确可靠，能够为大面积地基土的应力变形问题研究提供便利。

技术领域

本发明属于土木工程学科岩土工程领域，涉及一种基于三轴土样变形数字图像测量的K₀固结试验方法，主要应用于三轴试样的K₀固结。

背景技术

三轴试验过程中需要对土样进行等压固结或K₀固结。等压固结是指试样在各向压力一致的情况下所进行的固结；K₀固结是指土样在侧向不产生变形的情况下所进行的固结。相对于等压固结，K₀固结能够更好的反映大面积地基受力过程中的应力和变形规律。因此，有必要对三轴试样的K₀固结过程和固结方法进行研究。

既有的成果通过在圆柱形土样的径向方向设置测力装置来监测土样表面的受力情况，在土样承受了微小力的情况下施加围压来保持土样的K₀固结(参考文献：PirlyakulK,Haegeman W.Automated K-0consolidation in stress path cell[A]. Proceedingsof the 16th International Conference on Soil Mechanics and GeotechnicalEngineering[C].Millpress,2005:575-578.)。试验过程中，由于量力装置仅仅布置在土样高度的某个部位而不是表面的所有范围，因而土样在其他高度上的受力和变形情况是无法确定的；同样，土样的宏微观收缩也是无法检测到的。同时，土的应力与变形关系是非线性的，土样在承受微小力的同时可能已经产生了较大的侧向膨胀或收缩变形。因此，依据现有的通过在土样表面局部设置测力装置的方法，是无法体现三轴土样K₀固结过程的科学性的。因此，研究科学合理的K₀固结试验方法，对于工程问题的解决和三轴试验仪器的研制具有重大的理论意义和工程实用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于三轴土样变形数字图像测量的 K₀固结试验方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于三轴土样变形数字图像测量的K₀固结试验方法，该方法首先制备土样并将土样装在表面印刷有标记网格的橡皮膜里，之后将土样置于压力室中并依据橡皮膜表面的标记网格确定土样在不同受力情况下的径向(环向)变形量，由此确定土样变形后的尺寸，通过对比加载过程中土样变形后尺寸与土样初始尺寸，调整围压以保证加载过程中土样不出现径向(环向)变形，在此试验过程中围压σ₃与轴向力σ_a之比即为K₀。该方法包括以下步骤：

1)制备直径为R₀高度为H₀的圆柱形土样，土样周围表面包裹有桶状的橡皮膜，橡皮膜的表面印刷有标记网格；

2)将土样置于压力室中，并将土样的下表面与压力室下部的底座相连接，将土样的上表面与压力室的加载帽相连接，并将加载帽与加载杆相连接；