[发明专利]一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法

摘要

本发明公开了一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法，包括步骤：准备待试验岩土材料；获得待试验岩土材料的基本物理力学性质和相关参数；采用击样法，用待试验岩土材料制备三轴试样；对三轴试样依次进行装样、抽气饱和和固结处理，得到饱和固结试样；设置不同的卸荷应力路径和不同的卸荷应力比；对饱和固结试样进行卸荷应力路径试验；监测并记录试验过程中的应力、应变随应力增量的变化，得到饱和固结试样的宏观力学特性曲线；经整理，分别计算卸荷模量、泊松比、屈服轨迹和屈服强度，从而获得复杂卸荷应力条件下岩土材料的变形特性和强度特性。有益效果：可以得到岩土材料在复杂卸荷应力路径状态下的应力应变规律。

主权项

1.一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法，其特征在于，包括以下步骤：1）准备待试验岩土材料；2）根据室内常规土体物理力学特性试验，获得待试验岩土材料的基本物理力学性质和相关参数；3）采用击样法，用待试验岩土材料制备三轴试样；对三轴试样依次进行装样、抽气饱和和固结处理，得到饱和固结试样；4）根据实际工况中土体单元的开挖卸荷应力条件下不同应力路径需要，设置不同的卸荷应力路径和不同的卸荷应力比；5）根据步骤4）设置的不同的卸荷应力路径和不同的卸荷应力比，对饱和固结试样进行卸荷应力路径试验，使得饱和固结试样经历与实际工况中土体单元所经历的应力路径相符的实际工况应力路径；6）监测并记录步骤5）施加实际工况应力路径的饱和固结试样在卸荷应力路径试验过程中的应力、应变随应力增量的变化，得到饱和固结试样的宏观力学特性曲线；7）根据步骤6）获得的饱和固结试样的宏观力学特性曲线，并结合步骤2）获得的待试验岩土材料的基本物理力学性质和相关参数，经整理，分别计算卸荷模量、泊松比、屈服轨迹和屈服强度，从而获得复杂卸荷应力条件下岩土材料的变形特性和强度特性；所述步骤3）中的制备三轴试样，具体为，3‑1）将准备的待试验岩土材料击碎，风干，过筛，测风干含水率，取待试验岩土材料进行称量；根据目标含水率和风干含水率计算所需水量，撒入土体中，搅拌均匀，用密封袋封好，静置一天，使得土体的水分布均匀；3‑2）设计三轴试样的尺寸，根据尺寸计算三轴试样的体积，根据干密度、目标含水率和体积计算三轴试样所需土体的质量；采用击样法进行击样，将土体装入三开模分5层击实，击样完成后，拆开三开模，获得土样；3‑3）在土样的上、下两端分别放上一层滤纸，再分别放置一块透水石；将橡皮膜置于承模筒内，橡皮膜的两端外翻并套在承模筒上，用吸耳球将承模筒内空气吸出，使橡皮膜紧贴于承模筒；将承模筒套在土样上，并将位于承模筒上端的橡皮膜翻起，完成三轴试样的制备；所述步骤3）中的装样，具体为，3‑4）将装有三轴试样的承模筒放到压力室的压力室底座上，将橡皮膜翻起的下端套住压力室底座，橡皮膜翻起的上端缕直，将承模筒抽出；3‑5）在套住压力室底座的橡皮膜上套2根橡皮圈，将试样帽放在三轴试样上端，用上部超出三轴试样的橡皮膜套住试样帽，用2根橡皮圈箍住；3‑6）放好压力室外罩，对称拧好螺丝，拧开压力室顶部排气孔，用橡皮管连接水龙头和围压阀门，打开围压阀门和水龙头阀门向压力室充水，直到围压室水充满时关闭围压阀门和压力室排气孔；所述步骤3）中的抽气饱和，具体为，3‑7）装样完毕后，连接真空泵和饱和缸，用塑料管连接饱和缸通水阀门与压力室反压阀门，关闭饱和缸通水阀门和压力室反压阀门；3‑8）在压力室孔压阀门上连接塑料管，装满水，打开孔压阀门；开启真空泵，打开反压阀门使三轴试样和饱和缸连通，抽取饱和缸内空气；当饱和缸内真空度达到一个大气压并维持设定时间后停止抽气；关闭真空泵和饱和缸的真空泵阀门，开启通水阀门，由于三轴试样内外气压差的作用，孔压阀门管内水被吸入三轴试样土体，三轴试样内充满水后，水便从反压阀门进入饱和缸，当三轴试样流入水量和流出水量平衡时，三轴试样接近饱和；3‑9）进行反压饱和，反压饱和时，保持围压比反压大20kPa，经过反压饱和后三轴试样饱和度达到96％以上，饱和完成；所述步骤3）中的固结处理，具体为，采用GDS应力路径三轴仪的K0固结控制模块，通过霍尔效应径向传感器测量三轴试样的直径，保持三轴试样的径向应变为0进行K0固结；分别施加固结围压100kPa、200kPa、300kPa、400kPa，施加速率为10kPa/h；固结过程中，轴压根据所施加的围压进行自动跟踪，同步进行200kPa、400kPa、600kPa、800kPa施加；固结过程中所产生的孔隙水压力消散为0时，认为三轴试样达到初始K0固结状态。