[发明专利]一种基于单调三轴的洁净砂和粉砂单调剪切行为检测方法

说明书

本发明提供一种基于单调三轴的洁净砂和粉砂单调剪切行为检测方法，具体包括以下步骤：S1：湿击法制备试样；S2：试样制备完成后，通二氧化碳和无气水饱和，再进行反压饱和；S3：饱和完成后对试样进行等向固结，再根据拟实现的初始应力条件进行非等向固结，固结完成后分别在不排水和排水条件下进行单调三轴试验，获取试样单调剪切行为检测结果。本发明针对福建标准砂所制备的洁净砂和粉砂，采用GDS动三轴电液伺服加载系统，对饱和试样进行了一系列不排水和排水的单调三轴试验，能够对考虑不同初始静剪的不排水剪切和不同围压的排水剪切进行检测，实现定量地研究土体的单调剪切行为特性，具有操作方便、提高实验结果可靠性等优点。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别是涉及一种基于单调三轴的洁净砂和粉砂单调剪切行为检测方法。

背景技术

在岩土工程中，单调荷载作用下饱和砂土的单调剪切行为被认为是一个重要且具有挑战性的问题。在实际工程中，例如在构筑物地基或边坡土体中，土体通常处于各向异性状态，且在不排水剪切之前可能承受了初始静剪作用。目前，受初始静剪作用的单调三轴试验研究主要集中于压缩静偏应力(大主应力方向为竖向)；但是Tatsuoka(1983)，Hosono和Yoshimine(2000)，Randolph(2012)和Andersen(2015)研究指出，拉伸静偏应力在实际工程中也广泛存在。例如，远离构筑物的土体单元就会承受初始拉伸静偏应力。此时，大主应力作用面将由竖直方向转为水平方向，水平法向应力(σ_h)大于竖直法向应力(σ_v)。

值得注意的是，上述的试验研究主要集中于洁净砂，而在自然界中，混有一定量非塑性或低塑性粉粒(粒径小于75μm)的砂才是最典型的土壤类型。同时，已经认识到含细粒的砂土与洁净砂的单调剪切行为是有所区别的。然而，粉粒在土骨架中的作用仍然需要进一步研究，一方面，传统使用的e，e_s或e_s，eq等孔隙指标对砂粉混合物单调剪切行为的影响，并未得出统一的结论；另一方面，在实际工程或实验室条件下相对密度(Dr)能与土体液化强度可靠的相关。据此，采用Dr是比较分析砂粉混合物响应更合理的指标。

然而，对于含有粉粒的各向异性固结砂，初始静剪对其单调剪切行为有何影响，这方面的研究还比较少，且尚未达成共识，值得探讨。此外，研究已经发现初始静剪会在地下土体的压缩侧或拉伸侧出现。因此，很有必要进一步研究粉砂在不同初始静剪条件下的单调剪切行为特性，这是本文研究的重要内容。

因此，寻找一种科学准确的洁净砂和粉砂单调剪切行为的检测方法成为研究人员关注的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于单调三轴的洁净砂和粉砂单调剪切行为检测方法，本发明针对福建标准砂所制备的洁净砂和粉砂，试验采用GDS动三轴电液伺服加载系统，并对饱和洁净砂和粉砂进行了一系列不排水和排水的单调三轴试验，能够对考虑不同初始静剪的不排水剪切行为进行检测，对考虑不同围压的排水剪切行为进行检测，并通过在各向同性固结条件下孔隙指标e或Dr对单调特性的比较，采用Dr作为研究指标。进而从强度，刚度和临界状态的角度对试验进行观察，分析比较粉砂与洁净砂的单调剪切行为特性，具有操作方便、提高实验结果可靠性等优点。

为实现上述目的，本发明提供一种基于单调三轴的洁净砂和粉砂单调剪切行为检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：对土样进行测试，并采用湿击法制备试验试样；

S2：所示试验试样制备完成后，对其分别通入一定时间的二氧化碳和无气水，并进行反压饱和，筛选出满足饱和度要求的试样；

S3：对满足饱和度要求的试样进行等向固结，再根据拟实现的初始应力条件进行非等向固结，固结完成后分别在不排水和排水条件下进行单调三轴试验，获取试样单调剪切行为检测结果。

优选地，所述土样包括福建标准砂和粉土；