[发明专利]模拟现场错动带结构和应力状态的室内真三轴试验方法

摘要

本发明公开了一种模拟现场错动带结构和应力状态的室内真三轴试验方法，包括错动带物理指标测定及室内仿真重塑试验方法、错动带的真三轴强度试验方法、错动带的真三轴加卸载试验方法和组合体的真三轴试验方法。本发明能够获得与现场错动带组构特征相似、筛除大颗粒影响的错动带室内重塑样，能够采用它进行室内力学试验，研究错动带的真三轴强度和变形特性，研究中间主应力对强度的影响，建立了适用于错动带的多轴强度准则，研究了错动带在开挖过程及支护过程中的变形破坏特征。

主权项

1.一种模拟现场错动带结构和应力状态的室内真三轴试验方法，其特征在于，包括错动带物理指标测定及室内仿真重塑试验方法、错动带的真三轴强度试验方法、错动带的真三轴加卸载试验方法和组合体的真三轴试验方法；所述错动带物理指标测定及室内仿真重塑试验方法，具体步骤如下：(1)将错动带原状样用橡皮锤敲成碎块，拌合均匀，分别取500g和800g进行比重和颗粒分析，以获得颗粒比重和错动带的全级配曲线和黏粒含量；将错动带分别过孔径为0.075mm、0.10mm、0.25mm、0.50mm、1mm、2mm、5mm、10mm和50mm的试验筛，获得不同的粒组，选定土样中颗粒最大粒径为5mm，并按剔除法配置错动带样并拌合均匀：P_i＝P_oi/(100‑P_d max)公式(1)式中，P_i为剔除后某粒组含量；P_d max为超粒径颗粒含量；P_oi为原级配某粒组含量；(2)将各类调制好的达塑限的错动带重塑样分层装入压力容器中，在容器外部注水使其处于饱水状态，然后逐渐加压观测其压缩变形值，直至达预定荷载且变形稳定后，取出测定其物理性质，并与错动带原状样比较，当上述指标和结构类型接近时，认为两者物理力学性质接近；进行固结试验，试样在各级压力下的固结时间为1h，试验中仅测记该级荷载下1h的量表读数；如此逐级加载直至达最后预定荷载，并持续保持该荷载至试样达变形稳定；试验所采用的分级荷载分别为0.1MPa、0.2MPa、0.4MPa、0.8MPa、1.6MPa、3.2MPa、6.4MPa和12.8MPa；(3)固结试验制样设备是圆筒形容器或方管加压容器；所述错动带的真三轴强度试验方法，具体步骤如下：(4)将试样各个加载面均抹一薄层凡士林以防止水分蒸发；(5)将试样放在下加压板上并施加小量荷载使之加压板刚好接触；将测量装置的力和位移读数均调至零位；(6)σ₁、σ₂和σ₃同步增加至9MPa实现错动带的等向固结；(7)σ₃保持不变，按比例b增加σ₁和σ₂直至错动带试样破坏，试验过程中对应力、应变的数据全程数据采集；(8)试验结束后取下试样，描述破坏后形状，测量破坏面倾角；对破坏试样进行颗粒分析；(9)依次取σ₃＝3MPa、6MPa、12MPa和15MPa，重复步骤(4)‑(8)，获得该最小主应力条件下的错动带真三轴强度和粒径分布曲线；所述错动带的真三轴加卸载试验方法，具体步骤如下：(10)研究错动带在开挖过程中的变形破坏情况，将试样各个加载面均抹一薄层凡士林以防止水分蒸发；(11)将试样放在下加压板上并施加小量荷载使之加压板刚好接触；将测量装置的力和位移读数均调至零位；(12)σ₁、σ₂和σ₃同步增加至9MPa实现错动带的等向固结；(13)σ₃保持不变，σ₁和σ₂分别增大至16MPa和14MPa；(14)σ₁和σ₃分别按0.0233MPa/min和0.01MPa/min加载，σ₂按0.0467MPa/min卸载至0，直至错动带试样破坏；试验过程中对应力、应变等数据全程数据采集；(15)试验结束后取下试样，描述破坏后形状测量破坏面倾角；对破坏试样进行颗粒分析，获取其粒径分布曲线；所述组合体的真三轴试验方法，具体步骤如下：(16)研究组合体在开挖过程中的变形破坏情况，将试样中错动带的各个加载面均抹一薄层凡士林以防止水分蒸发；(17)将试样放在下加压板上并施加小量荷载使之加压板刚好接触；将测量装置的力和位移读数均调至零位；(18)σ₁、σ₂和σ₃同步增加至9MPa实现错动带的等向固结；(19)σ₃保持不变，σ₁和σ₂分别增大至16MPa和14MPa；(20)σ₁和σ₃分别按0.0233MPa/min和0.01MPa/min加载，σ₂按0.0467MPa/min卸载至0，直至错动带试样破坏；试验过程中对应力、应变等数据全程数据采集；(21)试验结束后取下试样，描述破坏后形状；对破坏试样中的错动带进行颗粒分析，获取其粒径分布曲线。