[发明专利]一种膨胀土侧向土压力测试方法

说明书

本发明提供了一种膨胀土侧向土压力测试方法，包括：(1)将应变片粘贴在薄壁圆环外侧，并与应变采集仪相连；(2)将与圆环尺寸相同的橡胶标定垫块置于圆环内；(3)利用竖向加载装置对橡胶标定垫块逐级施加竖向荷载，并测得每级荷载下的圆环侧向应变，从而建立起竖向荷载与侧向应变的对应关系；(4)利用橡胶标定垫块泊松比为0.5的特点，建立侧向压力与侧向应变的对应关系；(5)用薄壁圆环制备或切取膨胀土土样，施加任一大小的竖向荷载，测得相应的侧向应变，通过侧向压力与侧向应变的对应关系，计算出膨胀土的侧向土压力。本发明的方法既适用于现场原状膨胀土，也适用于室内重塑膨胀土，具有精度高、操作简单、易于推广等优点。

技术领域

本发明涉及岩土体参数测试技术领域，尤其涉及一种膨胀土侧向土压力测试方法。

背景技术

膨胀土是一类典型的问题土，由于蒙脱石含量高，其具有明显的吸水膨胀、失水收缩特性。中国是世界上膨胀土分布最广泛的国家之一，每年由于膨胀土失稳造成的经济损失超过3亿元。在降雨、蒸发等自然条件作用下，膨胀土挡墙、基坑、边坡等会造成膨胀-收缩的交替进行，从而导致裂隙发展，土体强度降低，发生失稳破坏，给工程建设带来巨大安全隐患。因此，在膨胀土地区进行挡墙、基坑、边坡等工程建设时，需要进行合理的设计，而侧向土压力参数往往被直接应用于强度计算、稳定性分析中，因此膨胀土侧向土压力的准确确定对于工程设计起着至关重要的作用。

当前土体侧向土压力的测定方式主要有两种：一种是利用压力室的压缩变形产生孔隙水压力的变化来进行侧向土压力的确定，而压力室可能存在密封不严、混入空气等问题造成测量误差；另外一种是环刀上安装压力计进行直接测量。长沙理工大学于2017年提出的“环刀、含该环刀的土体侧向膨胀力测量装置及测量方法(CN106813978A)”，通过在环刀上开槽安装压力传感器从而直接确定侧向膨胀力。然而，该方法仅适用于室内试验，需要将静压好的试样推入环刀内进行试验测量，且需要对环刀进行改装加工处理，操作复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种膨胀土侧向土压力测试方法，用以解决或者至少部分解决现有技术中的方法操作复杂、适用性不强的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种膨胀土侧向土压力测试方法，采用测试装置实现，测试装置包括薄壁圆环、橡胶标定垫块、应变片、应变采集仪系统以及竖向加载装置，所述测试方法包括：

S1：根据待测膨胀土土样的尺寸大小，选择与之尺寸相同的薄壁圆环，将应变片粘贴于薄壁圆环的外侧，并将应变片与应变采集仪系统连接；

S2：将与薄壁圆环尺寸相同的橡胶标定垫块置于薄壁圆环内，橡胶标定垫的泊松比为0.5；

S3：利用竖向加载装置对橡胶标定垫块逐级施加竖向荷载，通过应变采集仪系统测得每级竖向荷载下薄壁圆环的侧向应变，并建立竖向荷载与侧向应变之间的对应关系；

S4：基于橡胶标定垫块泊松比为0.5的特性，将竖向荷载与侧向应变之间的对应关系转化为侧向压力与侧向应变之间的对应关系；

S5：利用薄壁圆环制备或切取膨胀土土样，施加任一大小的竖向荷载，测得与施加荷载相应的侧向应变，通过步骤S4中得到的侧向压力与侧向应变的对应关系，计算出膨胀土的侧向土压力。

在一种实施方式中，步骤S1选择的薄壁圆环的材质为304不锈钢材；薄壁圆环的内径d与待测的膨胀土土样直径R相等；薄壁圆环的厚度δ＝1mm；薄壁圆环的高度h与待测的膨胀土土样高度H相等，应变采集仪系统的精度为0.1με。

在一种实施方式中，步骤S2中，橡胶标定垫块的直径D与待测膨胀土土样直径R相等；橡胶标定垫块的高度Z与待测膨胀土土样高度H相等。

在一种实施方式中，步骤S3包括：

利用竖向加载装置对橡胶标定垫块逐级施加竖向荷载，并记录施加的竖向荷载大小；