[发明专利]一种基于土体稳定状态特性测量三轴试样膜嵌入量的方法

摘要

一种基于土体稳定状态特性测量三轴试样膜嵌入量的方法，属于土工试验技术领域。在常规三轴等压固结试验过程中，对三轴试样进行连续循环加卸载使其进入稳定状态，测出三轴试样随围压变化产生弹性骨架变形体积，继而根据三轴试样总排水体积由三轴试样骨架变形体积与橡皮膜嵌入体积组成这一基本理论推算出橡皮膜嵌入体积随围压变化量，实现对于橡皮膜嵌入量的准确测量。该测量方法仅需常规中型三轴试验仪，就能够得到精准测量三轴试样总排水体积和轴向变形，实现对于三轴试样表面膜嵌入量的精准测量，无需往外试验设备加以辅助。另外，该方法针对单个试样进行准确测量，无需开展多试样试验，保证后续试验结果准确性，具有良好的推广价值。

主权项

1.一种基于土体稳定状态特性测量三轴试样膜嵌入量的方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)采用常规中型三轴试验设备，按《土工试验规程‑规程编号SL237‑1999》中常规三轴试样制备方法制备饱和砂砾料三轴试样，制样控制指标是相对密实度；在安装三轴试样时，在试样帽与试样上端间、试样底座与试样下端间增设带透水孔橡胶垫块；(b)按《土工试验规程》对步骤(a)制备所得的饱和砂砾料三轴试样进行常规固结排水试验；首先，将围压由初始状态30kPa分多级加载至目标围压值500kPa，在围压加载过程中，轴向力进行相应补偿，每级围压加载完成后，三轴试样固结时间为5min；然后，将围压分多级逐级卸载至初始状态30kPa，在围压卸载过程中，轴向力补偿持续跟进，每级围压卸载完成后，三轴试样固结时间为5min；待围压初始分级加卸载完成后，进行围压多重连续循环加卸载，连续循环加卸载速率为1kPa/s，围压加载从30kPa至500kPa，围压加载的同时轴向力补偿持续跟进，当围压加载至500kPa后，停止加载，使三轴试样在该状态下进行固结，时间为30s；待固结完成，开始围压卸载，从500kPa至30kPa，围压卸载的同时轴向力补偿持续跟进，当围压卸载至30kPa后，停止卸载，使三轴试样在该状态下进行固结，时间为30s；重复上述步骤，至三轴试样进入稳定状态；上述试验过程中，由高精度电子天平体变测量系统测量得到三轴试样总排水体积V_t；由安装在三轴压力室内部、三轴试样顶部局部位移传感器测量三轴试样轴向位移；在多重循环加卸载等压固结过程中，当单次循环加载等压固结三轴试样总排水体积与该循环卸载等压固结三轴试样总排水体积差小于等于0.01cm³，且该次循环加载等压固结三轴试样轴向位移与该循环卸载等压固结三轴试样轴向位移之差小于0.002mm，同时满足，即判定三轴试样进入稳定状态，此时在等压固结加卸载条件下，三轴试样变形为弹性变形；当三轴试样进入稳定状态后，继续进行一次循环加卸载等压固结，完成后将围压从30kPa加载至目标围压500kPa，完成等压固结试验；(c)根据三轴试样进入稳定状态后循环加卸载等压固结试验结果计算橡皮膜嵌入体积；在上述循环加卸载等压固结试验加载过程中，测量得三轴试样轴向位移S，根据公式(1)计算三轴试样骨架体积变形V_k:其中，V₀是三轴试样原始体积；H是三轴试样原始高度；根据三轴试样进入稳定状态后循环加卸载等压固结试验，加载过程中三轴试样总排水体积V_t和三轴试样骨架体积变形V_k，根据公式(2)计算三轴试样膜嵌入体积V_m：V_m＝V_t‑V_k。          (2)