散粒体岩土材料各向异性的室内真三轴试验方法与流程

文档序号:11859689阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种散粒体岩土材料各向异性的室内真三轴试验方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)准备待试验的散粒体岩土材料;

2)根据室内常规土体物理力学特性试验,获得散粒体岩土材料的基本物理力学性质和相关参数;

3)采用砂雨法,用散粒体岩土材料制备散粒体真三轴立方体试样;并分别通过从沉积方向和垂直沉积方向这两个方向开展单向加载试验,比较两个方向的应力应变关系曲线,使得散粒体真三轴立方体试样处于各向同性初始状态后进入下一步;

4)对处于各向同性初始状态的散粒体真三轴立方体试样进行两阶段加载,分别从大主应力方向、中主应力方向和小主应力方向这三个主应力方向上施加应力;

第一阶段加载时,保持三个主应力方向上施加相等的等向初始应力,使得散粒体真三轴立方体试样仍处于各向同性初始状态;

第二阶段加载时,分别从三个主应力方向上施加不等向应力增量,使得散粒体真三轴立方体试样处于各向异性初始状态;

5)根据实际工况中土体单元所经历应力路径,给处于各向异性初始状态的散粒体真三轴立方体试样施加与土体单元所经历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试验过程中的应力、应变随应力增量的变化,得到散粒体真三轴立方体试样的宏观力学特性曲线;

7)根据步骤6)获得的散粒体真三轴立方体试样的宏观力学特性曲线,并结合步骤2)获得的散粒体岩土材料的基本物理力学性质和相关参数,经整理,分别计算初始弹模、泊松比、屈服轨迹和应力峰值,从而获得三维复杂应力条件下散粒体岩土材料的各向异性应力应变特性和各向异性强度特性。

2.根据权利要求1所述的散粒体岩土材料各向异性的室内真三轴试验方法,其特征在于:所述步骤2)中的相关参数包括密度、含水率、比重、颗粒级配和渗透特性。

3.根据权利要求1所述的散粒体岩土材料各向异性的室内真三轴试验方法,其特征在于:所述步骤3)中的制备散粒体真三轴立方体试样,具体步骤为,

3-1)设计散粒体真三轴立方体试样的尺寸为长L、宽B、高H;

3-2)在真三轴仪器底座上放置L×B×0.5cm的透水石,在透水石上放置同样面积大小的浸泡过的饱和滤纸,然后将橡皮膜套放在底座上,再先后用橡皮垫片和压紧框,通过定位螺丝固定在底座上,保证橡皮膜下端与压力室底板密封;

3-3)将对开承模筒从中主应力方向套住橡皮膜并用定位螺栓固定,完成对开承模筒及橡皮膜的安装;

3-4)将脱气水从开口于底座的下排水管阶段性、缓慢注入橡皮膜,称量好的土样置于漏斗,通过橡皮膜顶端开口,均匀分层洒入,每层洒完后,用金属棒均匀振捣;注水,洒砂,振捣,如此反复,直至土样全部装毕;平整砂样顶部,将浸泡后的滤纸覆于砂样上,加透水石、加压帽,用定位螺栓固定,使试样完全密封在橡皮膜内;

3-5)将脱气水通过底座的下排水管,渗透通过试样,顶出试样内残存空气,经过加压帽上的上排水管排出;再用气球在连接上排水管的滴定管开口处吸气,产生微小负压,使试样能够站立;除去对开承模筒,安置中主应力加压装置,固定传感器,密封压力室;然后,通过反压饱和,使得试样饱和度达到95%以上,完成制备。

4.根据权利要求3所述的散粒体岩土材料各向异性的室内真三轴试验方法,其特征在于:所述金属棒的直径为5mm。

5.根据权利要求1所述的散粒体岩土材料各向异性的室内真三轴试验方法,其特征在于:所述步骤6)中的宏观力学特性曲线包括不同主应力方向应力增量-不同主应力方向应力增量-应变曲线。

6.根据权利要求1所述的散粒体岩土材料各向异性的室内真三轴试验方法,其特征在于:所述步骤7)中的屈服轨迹包括p-q平面屈服轨迹和偏平面屈服轨迹。

7.根据权利要求1所述的散粒体岩土材料各向异性的室内真三轴试验方法,其特征在于:根据所述步骤7)中的各向异性应力应变特性和各向异性强度特性,分别建立散粒体岩土材料的本构模型和强度准则,进而通过编制相应程序段,获得三维复杂应力条件下考虑各向异性力学特性岩土工程的数值分析。

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