[發明專利]基于負圍壓條件下土體三軸破壞應力路徑的試驗方法

有效

• 申請號: 201710691493.1
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107478513B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 李榮建;孫萍;慕煥東;駱晗;劉恩龍;霍旭挺;王剛;張真
• 申請（專利權）人: 西安理工大學;中國地質科學院地質力學研究所
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N33/24
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 涂秀清

技術領域

本發明屬于巖土工程測試方法技術領域，涉及基于負圍壓條件下土體三軸破壞應力路徑的試驗方法。

背景技術

由于土的抗拉能力較低，土的抗拉強度對于土工建筑物的影響常常被忽視，然而許多土工建筑物的破壞均與土的抗拉特性有關。近年來，隨著經濟的快速發展以及公路、機場、高土壩坡的修建蓬勃興起，土工建筑物產生裂縫的問題始終存在，這說明土的抗拉強度對土工建筑物的影響不容忽視。因此，對土的抗拉特性的正確認識和抗拉強度指標的準確測量十分重要。

采用單軸土工拉伸儀進行拉伸試驗是獲得土體抗拉強度最直接的方法，測試結果為試樣在只有軸向拉力作用下破壞時的極限正應力，只適用于圍壓為零的條件，且功能較為單一，不能開展土體既受拉又受剪條件下的試驗研究。通過對邊坡工程進行分析可以發現：單純的單軸拉伸應力狀態并不容易出現。在黃土邊坡頂部應力分布區中常常表現為既受拉又受剪的拉剪復合應力狀態，自然界黃土邊坡土體極易發生拉剪復合應力條件下的破壞型式，但是目前的研究主要集中在黃土的壓剪條件下，對黃土拉剪復合應力條件下的相關研究較少。

基于以上問題，本發明探討了基于負圍壓條件下黃土土體三軸破壞應力路徑的試驗方法，首先解決了在負圍壓條件下橡皮膜與試樣膠結這一關鍵技術問題，然后實現了兩種黃土土體在拉剪復合應力條件下的應力路徑，使其滿足對黃土土體在拉剪復合應力條件下強度特性的研究。

發明內容

本發明的目的是提供基于負圍壓條件下土體三軸破壞應力路徑的試驗方法，解決了黃土邊坡土體在拉剪復合應力條件下三軸應力路徑實現方法的技術方法難題。

本發明所采用的技術方案是，基于負圍壓條件下土體三軸破壞應力路徑的試驗方法，該方法利用等截面加載軸三軸儀，其結構是：包括壓力室，壓力室底部固接有底座，壓力室頂部連接有壓力室蓋，壓力室外兩側豎直固定有支撐柱，支撐柱頂端和底端分別固定在壓力室外側頂部和底部起到支撐作用，壓力室通過固定螺栓與底座連接；

底座上部設置有加載軸，加載軸連接有軸向荷載系統和軸向變形量測系統；

底座頂部固定有試樣放置臺，底座內部開設有圍壓控制測量通道和固結排氣通道，圍壓控制測量通道一端與壓力室內部接通，圍壓控制測量通道另一端連接有負圍壓系統，固結排氣通道一端與固結系統連接，固結排氣通道另一端貫穿試樣放置臺；

利用上述裝置，按照以下步驟實施：

步驟一、根據試驗所需含水率的要求，制備圓柱形試樣；

步驟二、給步驟一所得試樣側表面均勻地涂抹化學膠，然后給試樣上套橡皮膜；

步驟三、用橡皮圈綁扎步驟二所得套有橡皮膜的試樣兩端，綁扎完畢后，靜置3-5小時，以使試樣與橡皮膜達到完全膠結；

步驟四、去掉步驟三所得試樣的兩端的橡皮圈，檢查橡皮膜與試樣的膠結情況，確保橡皮膜與試樣膠結良好且無氣泡；

步驟五、用強力膠將試樣底面和頂面分別與試樣放置臺頂部和加載軸底部膠結，然后用高出試樣的橡皮膜包裹試樣放置臺與加載軸，用橡皮圈將橡皮膜兩端分別與試樣放置臺和加載軸扎緊，最后，將壓力室用固定螺栓固定在底座上；

步驟六、對試樣進行基于負圍壓條件下土體三軸破壞應力路徑的試驗方法，包括兩種方案：

方案一：負圍壓條件下土體三軸拉伸應力路徑試驗：首先將試樣處于各向等拉應力狀態，使試樣充分固結，然后保持負圍壓不變，逐步增大軸向拉應力，直至試樣破壞；

方案二：負圍壓條件下土體三軸壓縮應力路徑試驗：首先將試樣處于各向等拉應力狀態，使試樣充分固結，然后保持負圍壓不變，逐步減小軸向拉應力，軸向拉應力減小為零之后，逐步施加軸向壓應力，直至試樣破壞。

本發明的特點還在于，

步驟二中：化學膠為75環保型自噴不干膠和三角牌車胎膠水組合。

步驟二中：化學膠的使用方法為：先將75環保型自噴不干膠噴在步驟一所得試樣側表面，靜置15-20分鐘，再涂抹三角牌車胎膠水，靜置5-10分鐘。

步驟五中：強力膠為AB膠。

步驟六中：負圍壓的實現是通過壓力室抽真空的方式，使得橡皮膜受到徑向拉伸作用，而徑向拉伸作用通過橡皮膜后的化學膠傳遞給試樣，從而達到對試樣施加負圍壓的目的。