[發(fā)明專利]一種無量綱化的土體壓縮系數(shù)表示方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011017005.7
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112146983A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高凌霞;陳之祥;郭曉霞;李順群;張翻;楊向軍
• 申請（專利權(quán)）人: 大連民族大學(xué)
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N15/08;G01N33/24
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 李楠

本發(fā)明提供一種無量綱化的土體壓縮系數(shù)表示方法，屬于計算土力學(xué)領(lǐng)域。該方法通過將有量綱影響的壓縮系數(shù)無量綱化，并通過無量綱的壓縮系數(shù)、前期孔隙比和當(dāng)前荷載來遞推計算土體的壓縮系數(shù)，形成了一種土體壓縮系數(shù)表示方法。本發(fā)明的計算方法直觀、計算程序明確，為減少壓縮系數(shù)測試量、提升土的非線性沉降過程預(yù)測提供一種手段。通過與黃土試驗實測值的對比，本發(fā)明計算方法比采用α_1?2值平均誤差縮小了82.6％，縮小了常規(guī)線性表示方法與實測值之間的誤差，且是一種能夠直接用于土力學(xué)解析計算的方法，為土體沉降過程的計算提供便利。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算土力學(xué)領(lǐng)域，特別是一種無量綱化的土體壓縮系數(shù)表示方法。

背景技術(shù)

室內(nèi)固結(jié)試驗一般用于判定土體的壓縮系數(shù)，進(jìn)而評價土體的可壓縮性。壓縮系數(shù)依據(jù)孔隙比的減小量與上覆荷載的壓力增量之比進(jìn)行計算，即為α_1-2＝(e₁-e₂)/(p₂-p₁)。同時，《土工試驗規(guī)程》還將荷載p₁＝100kPa和p₂＝200kPa對應(yīng)的壓縮系數(shù)，作為土力學(xué)沉降計算及判別土可壓縮性的標(biāo)準(zhǔn)。不難看出，給出的土體壓縮系數(shù)未考慮孔隙和壓力的增量情況，僅給出了具有量綱的孔隙比增量與荷載增量之比；也就是說，將土體的壓縮過程定義為線性的形式。實際上，土體的壓縮固結(jié)過程是非線性的，壓縮系數(shù)是隨固結(jié)應(yīng)力的變化而改變的。可見，現(xiàn)有的表示方法的精度和適用范圍是有限的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目是提供一種土體壓縮系數(shù)表示方法，以利于土體非線性壓縮系數(shù)的預(yù)測，服務(wù)于土體沉降過程的計算。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種無量綱化的土體壓縮系數(shù)表示方法，該方法包括以下步驟：

1)制備直徑D為61.8mm，高度h為20mm的圓柱形土樣，并依據(jù)公式(1)將所述土樣的初始孔隙比e₀表示出來，式(1)為：

式(1)中：e₀為土樣的初始孔隙比；G_s為土樣中土的顆粒比重；ρ_d為土樣的干密度；

2)在步驟1)中制備完成的圓柱形土樣上部施加均布荷載p_i(p_i＝100kPa、200kPa，i＝1、2)，記錄均布荷載p_i作用下土樣的壓縮高度H_i，并依據(jù)公式(2)計算均布荷載p_i(p_i＝100kPa、200kPa，i＝1、2)作用下土的孔隙比e_i，式(2)為:

式(2)中：e_i為均布荷載p_i(p_i＝100kPa、200kPa，i＝1、2)作用下土的孔隙比；e₀為土樣的初始孔隙比；H_i為土樣上部施加均布荷載p_i(p_i＝100kPa、200kPa，i＝1、2)作用下土樣的壓縮高度；h為圓柱形土樣的高度，即20mm；

3)依據(jù)公式(3)將土的修正壓縮系數(shù)α’表示出來，公式(3)為：

式(3)中：α’為土的修正壓縮系數(shù)；e₁為均布荷載p_i＝100kPa作用下土的孔隙比；e₂為均布荷載P_i＝200kPa作用下土的孔隙比；p₁為100kPa的均布荷載；p₂為200kPa的均布荷載；

4)依據(jù)公式(4)將不同荷載下土的壓縮系數(shù)α_j遞推表示出來，公式(4)為：