[发明专利]基于旁压当量确定堆石料原位力学特性的测试方法

说明书

一种基于旁压当量确定堆石料原位力学特性的测试方法，包括：在旁压试验孔某一高程部位进行原位旁压试验，获得堆石料旁压模量值；采用原位旁压试验高程处的填筑级配为原始级配，进行级配缩尺获得模拟级配，制备不同干密度的堆石料旁压物理模型；在堆石料旁压物理模型中进行旁压试验，确定堆石料模拟级配的旁压模量与备样干密度的关系曲线；用旁压模量值从模拟级配料与干密度关系曲线上找到相对应的模拟级配料的干密度；采用模拟级配和模拟级配料干密度，进行室内大型三轴试验得到力学特性。本发明综合堆石料原位旁压试验、室内旁压模型试验、室内大型三轴试验综合确定堆石料原位力学特性，所得到的参数可为保障土石坝变形安全提供科学支撑。

技术领域

本发明涉及土工试验方法及设备技术领域，具体是一种基于旁压当量确定堆石料原位力学特性的测试方法。

背景技术

在土石坝的设计和运行过程中，土石坝的变形安全是重要的科学问题，而抗剪强度指标和应力变形参数是进行坝体变形有限元数值计算的基础资料。现场原位密度试验方法，例如旁压试验、动力触探试验、载荷试验等，均不能获得堆石料的抗剪强度指标和应力变形参数；因现场堆石料的粒径一般较大，例如主堆石料的最大粒径一般可达到600mm以上，不能直接进行室内试验，为解决这一问题，只能通过级配缩尺和某一干密度在室内制备大型三轴试验样品，通过室内三轴试验成果代替现场堆石料的力学特性。

因现场及室内试验颗粒尺寸的差异，堆石料原型级配经过缩尺后可得到室内模拟级配，但用哪种密度控制进行三轴试验却没有确定方法，目前多以经验为主，显然不能采用大坝设计密度直接进行室内密度控制，这已经在大坝长期观测资料的反分析中得到了验证。因此在堆石料原位力学特性的研究中，最亟需解决的是确定缩尺后的哪种模拟级配、试验干密度能合理反映堆石料的原位力学性质。

本申请的发明人在实现本发明的过程中经过研究发现：现场原位旁压试验，采用旁压器径向扩张对孔壁施加压力，使土体产生径向变形获得旁压模量参数，旁压试验是目前成熟的原位测试方法，旁压模量是一种反映土体力学特性的参数。在土石坝堆石料原位和室内旁压模型内分别进行旁压试验，当二者旁压模量相同时，认为室内旁压模型采用的模拟级配和对应干密度的力学性质可近似等同堆石料原位的力学特性。

发明内容

针对现有测试技术的上述不足，本发明提供了一种基于旁压当量确定堆石料原位力学特性的测试方法，是综合堆石料原位旁压试验、室内旁压模型试验、室内大型三轴试验，综合确定堆石料原位力学特性的测试方法，从而获得堆石料工程设计参数。

本发明采用如下技术实现：一种基于旁压当量确定堆石料原位力学特性的测试方法，包括如下步骤：

步骤一、在工程现场，在堆石料填筑过程中预留套管成孔或堆石料填筑完成后钻孔形成旁压试验孔，在旁压试验孔某一高程部位进行原位旁压试验，获得某一高程部位的堆石料旁压模量值E_m；

步骤二、采用原位旁压试验高程处的填筑级配为原始级配，按《土工试验方法标准》规定的级配缩尺方法进行级配缩尺，获得模拟级配M₁，采用同源堆石料，采用模拟级配制备不同干密度的堆石料旁压物理模型，对旁压物理模型施加与原位旁压试验相对应的上覆压力，恢复原位应力状态；

步骤三、在堆石料旁压物理模型中进行旁压试验，确定堆石料模拟级配的旁压模量与备样干密度的关系曲线；

步骤四、用步骤一中原位旁压试验获得的旁压模量值E_m，从模拟级配料与干密度关系曲线上找到相对应的模拟级配料的干密度；

步骤五、采用模拟级配M₁和步骤四得到的模拟级配料干密度，进行室内大型三轴试验，得到的力学特性可等同与堆石料原位力学特性。