[發(fā)明專利]土體飽水-疏干循環(huán)壓縮試驗(yàn)方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210513371.0
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102967695A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊杰;劉明維;鄧弟平;趙迪
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 重慶大學(xué)專利中心 50201
• 代理人: 胡正順

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土體基本力學(xué)特性的測試，具體是一種在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬經(jīng)過飽水-疏干循環(huán)的土體，并對所述土體進(jìn)行側(cè)限壓縮試驗(yàn)或固結(jié)試驗(yàn)。

背景技術(shù)

大型水庫（如長江三峽水庫）蓄水運(yùn)行后，庫水位隨水庫調(diào)度呈周期性的上升、下降變化，并且?guī)焖坏淖兎艽蟆＠玳L江三峽水庫，按其調(diào)度計(jì)劃，正常蓄水后壩前庫水位每年在175m-145m之間變化，庫水位最大變幅達(dá)30m。在庫水位的周期性上升、下降變化中，庫岸地下水位及攔河土石壩浸潤線也呈周期性的上升、下降變化，且變幅往往很大。對于試驗(yàn)性蓄水運(yùn)行和正常蓄水運(yùn)行的大型水庫而言，當(dāng)庫水位從高水位逐漸向低水位變化時(shí)，地下水位也隨之逐漸下降變化，庫水位和地下水位變化幅度內(nèi)的庫岸土體和攔河土石壩土體內(nèi)的水體將在重力作用下逐漸排出，這一過程稱為地下水的重力疏干或重力排水過程，本發(fā)明稱之為“疏干”。當(dāng)庫水位從低水位逐漸向高水位變化時(shí)，地下水位也隨之逐漸上升變化，庫水位和地下水位變化幅度內(nèi)的庫岸土體和攔河土石壩土體因水的滲入逐漸變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，這一過程稱為庫水位上升引起庫岸及大壩土體的飽水過程，本發(fā)明稱之為“飽水”。這里“飽水”與現(xiàn)有技術(shù)中所稱的“濕化”都是使土體由非飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，但兩者是不同的。“飽水”是庫水位下降后再次上升過程中使土體由非飽和狀態(tài)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)的過程。“飽水”發(fā)生前，雖然土體因重力水已經(jīng)排出而處于非飽和狀態(tài)，但土體中仍存在大量的毛細(xì)水、結(jié)合水等，含水率通常較高。而“濕化”發(fā)生前，土體沒有經(jīng)歷因庫水位和地下水位上升引起的由非飽和狀態(tài)向飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程，土體通常處于半干燥狀態(tài)甚至干燥狀態(tài)，含水率通常較低。

庫水位和地下水位的周期性上升、下降變化，必然使得其變化范圍內(nèi)的庫岸土體及攔河土石壩土體經(jīng)受周期性的飽水-疏干循環(huán)作用。在飽水-疏干循環(huán)作用下，土體的變形特性可能發(fā)生變化，表征其側(cè)限壓縮變形特性的壓縮系數(shù)、壓縮模量等壓縮指標(biāo)也會有所變化。大型水庫的庫水位上升過程、下降過程的歷時(shí)往往均較長，從數(shù)十日到數(shù)個(gè)月不等，這使得庫岸土體和攔河大壩土體的“飽水”、“疏干”過程歷時(shí)也較長。在室內(nèi)試驗(yàn)條件下，研究土體在飽水-疏干循環(huán)條件下的側(cè)限壓縮變形特性，需要盡可能真實(shí)地模擬庫岸及攔河大壩土體經(jīng)歷的飽水-疏干循環(huán)條件，但為了節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間，試驗(yàn)的歷時(shí)又不能很長。

側(cè)限壓縮試驗(yàn)亦稱固結(jié)試驗(yàn)（參見GB/T50123-1999土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)、HZCS/C-04固結(jié)試驗(yàn)技術(shù)細(xì)則?等）。所謂側(cè)限，就是使土樣在豎向壓力作用下只能發(fā)生豎向變形，而無側(cè)向變形。傳統(tǒng)試驗(yàn)所采用的裝置為壓縮儀（或固結(jié)儀），具有一個(gè)上端敞口的容置腔。試驗(yàn)時(shí)將切有土樣的環(huán)刀置于容置腔（剛性護(hù)環(huán)）中，由于金屬環(huán)刀及剛性護(hù)環(huán)的限制，使得土樣在豎向壓力作用下只能發(fā)生豎向變形，而無側(cè)向變形。在土樣上下放置的透水石是土樣受壓后排出孔隙水的兩個(gè)界面。壓縮過程中豎向壓力通過剛性板施加給土樣，土樣產(chǎn)生的壓縮量可通過百分表量測。傳統(tǒng)的壓縮儀通常不具有氣密性，不足之處在于，無法模擬被測土體的飽水-疏干循環(huán)過程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種模擬土體飽水-疏干循環(huán)過程，并對所述土體進(jìn)行壓縮試驗(yàn)的方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種土體飽水-疏干循環(huán)壓縮試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

1）制備側(cè)限壓縮試驗(yàn)或固結(jié)試驗(yàn)所需要的試樣；

2）使步驟1）中的試樣飽和；

3）疏干：向所述試樣的頂端施加具有壓力的氣體；所述氣體從試樣的頂端緩慢向試樣的底端滲透，以驅(qū)動(dòng)試樣內(nèi)部的重力水自上而下滲透并從試樣底端排出；在本步驟的過程中，試樣頂端僅進(jìn)氣、不排氣、不進(jìn)水、不排水，試樣底端僅排水、不進(jìn)水、不進(jìn)氣、不排氣；

4）飽水：從試樣的底端向試樣施加具有壓力的無氣水，或同時(shí)從試樣的底端和頂端向試樣施加具有壓力的無氣水；所述無氣水在試樣內(nèi)滲透的過程中，試樣內(nèi)部的氣體從試樣頂端排出；在本步驟的過程中，試樣頂端排氣、不排水、不進(jìn)氣，試樣頂端進(jìn)水或不進(jìn)水，試樣底端僅進(jìn)水、不排水、不進(jìn)氣、不排氣；

5）重復(fù)步驟3）、4）若干次；

6）進(jìn)行側(cè)限壓縮試驗(yàn)或固結(jié)試驗(yàn)。