[發明專利]一種無粘性土最優粘聚冷凍含水率的測定方法

有效

• 申請號: 201510071964.X
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104634734B
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 李娜;王偉;張芳;吳剛;張陳;雷璐璐;張旻玉
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: G01N19/10
• 分類號: G01N19/10
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所(普通合伙)33220
• 代理人: 王余糧

1.一種無粘性土最優粘聚冷凍含水率的測定方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）將散粒狀無粘性土烘干粉碎；（2）按照設計要求，將不同的拌合水加入到無粘性土中并拌制均勻，獲得不同含水率的無粘性土；（3）將不同含水率的無粘性土冷凍，使其顆粒表層形成冰晶和水的冰水混合物；（4）在冷凍狀態下制作直剪試樣，并按初始含水率的不同分成對稱兩份；一份直接進行冷凍狀態下的直剪試驗，另一份靜停一段時間，待試樣內部冰晶融化回復常溫后，進行常溫狀態下的直剪試驗；（5）根據兩種狀態的實驗結果，分別計算各初始含水率下無粘性土的摩擦角和粘聚力；評價無粘性土最優粘聚冷凍含水率，評價的優先順序依次是冷凍狀態粘聚力較大、冷凍狀態摩擦角較小、與常溫狀態相比冷凍狀態的摩擦角減小值較大，各自的允許誤差為0.15。

2.根據權利要求1所述的一種無粘性土最優粘聚冷凍含水率的測定方法，其特征在于：所述常溫狀態下的直剪試驗，是在常規直剪儀上且試樣內部冰晶完全融化狀態下進行的直剪試驗。

3.根據權利要求1所述的一種無粘性土最優粘聚冷凍含水率的測定方法，其特征在于：所述冷凍狀態下的直剪試驗，是在常規直剪儀上且試樣在冷凍狀態下進行的直剪試驗。

4.一種無粘性土最優粘聚冷凍含水率的測定方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）、干土準備：

按照設計的直剪試樣的個數N₂、干密度R，計算直剪試驗所需無粘性土在干燥狀態下的質量M₂：

N₂=2*n₁*n₂

M₂=3.14*(D/2)²*h*R*N₂

式中：n₁是設計的含水率個數，n₂是每個含水率下考慮的法向應力個數，D為直剪試樣的直徑，h為直剪試樣的高度；

（2）、混合土料準備：

將干土等分成2n₁份，制備不同含水率的混合土料，每個含水率制作兩份土料，一份用于常溫狀態直剪試驗、一份用于冷凍狀態直剪試驗；

（3）、冷凍狀態直剪試樣制作：

將用于冷凍狀態直剪試驗和用于常溫狀態直剪試驗的混合土料分別進行冷凍，并按照含水率的不同，逐一制作成冷凍狀態的直剪試樣；

（4）、冷凍狀態直剪試驗：

用于冷凍狀態直剪試驗的混合土料，經步驟（3）處理后制成的冷凍狀態的直剪試樣，在常溫下進行直剪試驗，檢測冷凍狀態下各含水率、各法向應力作用時對應的抗剪強度；

（5）、常溫狀態直剪試驗：

用于常溫狀態直剪試驗的混合土料，經步驟（3）處理后制成的冷凍狀態的直剪試樣，先安裝在直剪儀測試基座上，靜停一段時間，待試樣內部冰晶全部融化后，再進行直剪測試，檢測常溫狀態下各含水率、各法向應力作用時對應的抗剪強度；

（6）、計算摩擦角和粘聚力：

根據步驟（4）和步驟（5）測得的抗剪強度，分別計算常溫狀態、冷凍狀態下不同含水率的無粘性土所對應的摩擦角和粘聚力；

（7）、綜合評價：根據步驟（6）獲得摩擦角和粘聚力，評價無粘性土最優粘聚冷凍含水率；

步驟（7）中，評價的優先順序依次是冷凍狀態粘聚力較大、冷凍狀態摩擦角較小、與常溫狀態相比冷凍狀態的摩擦角減小值較大，各自的允許誤差為0.15。

5.根據權利要求4所述的一種無粘性土最優粘聚冷凍含水率的測定方法，其特征在于：步驟（3）中所述混合土料的冷凍，冷凍時間超過24小時，溫度為-10度。

6.根據權利要求4所述的一種無粘性土最優粘聚冷凍含水率的測定方法，其特征在于：步驟（5）中，冷凍狀態的直剪試樣靜停時間超過12小時。

7.根據權利要求4所述的一種無粘性土最優粘聚冷凍含水率的測定方法，其特征在于：步驟（6）中，摩擦角和粘聚力按以下公式計算：抗剪強度=粘聚力+法相應力*tan(摩擦角)。

8.根據權利要求4所述的一種無粘性土最優粘聚冷凍含水率的測定方法，其特征在于：步驟（7）中，所述無粘性土最優粘聚冷凍含水率，是指冷凍狀態粘聚力較大、冷凍狀態摩擦角較小、與常溫狀態相比冷凍狀態的摩擦角減小值較大時對應的初始加入拌合水的質量與干燥狀態無粘性土質量的比值。