[發(fā)明專利]一種膨脹土側(cè)向土壓力測試方法

有效

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• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114812897B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒維列;韓仲;張攀;樊科偉;徐永福
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G01L5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 羅飛

本發(fā)明提供了一種膨脹土側(cè)向土壓力測試方法，包括：(1)將應(yīng)變片粘貼在薄壁圓環(huán)外側(cè)，并與應(yīng)變采集儀相連；(2)將與圓環(huán)尺寸相同的橡膠標(biāo)定墊塊置于圓環(huán)內(nèi)；(3)利用豎向加載裝置對橡膠標(biāo)定墊塊逐級施加豎向荷載，并測得每級荷載下的圓環(huán)側(cè)向應(yīng)變，從而建立起豎向荷載與側(cè)向應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系；(4)利用橡膠標(biāo)定墊塊泊松比為0.5的特點(diǎn)，建立側(cè)向壓力與側(cè)向應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系；(5)用薄壁圓環(huán)制備或切取膨脹土土樣，施加任一大小的豎向荷載，測得相應(yīng)的側(cè)向應(yīng)變，通過側(cè)向壓力與側(cè)向應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出膨脹土的側(cè)向土壓力。本發(fā)明的方法既適用于現(xiàn)場原狀膨脹土，也適用于室內(nèi)重塑膨脹土，具有精度高、操作簡單、易于推廣等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土體參數(shù)測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種膨脹土側(cè)向土壓力測試方法。

背景技術(shù)

膨脹土是一類典型的問題土，由于蒙脫石含量高，其具有明顯的吸水膨脹、失水收縮特性。中國是世界上膨脹土分布最廣泛的國家之一，每年由于膨脹土失穩(wěn)造成的經(jīng)濟(jì)損失超過3億元。在降雨、蒸發(fā)等自然條件作用下，膨脹土擋墻、基坑、邊坡等會造成膨脹-收縮的交替進(jìn)行，從而導(dǎo)致裂隙發(fā)展，土體強(qiáng)度降低，發(fā)生失穩(wěn)破壞，給工程建設(shè)帶來巨大安全隱患。因此，在膨脹土地區(qū)進(jìn)行擋墻、基坑、邊坡等工程建設(shè)時(shí)，需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，而側(cè)向土壓力參數(shù)往往被直接應(yīng)用于強(qiáng)度計(jì)算、穩(wěn)定性分析中，因此膨脹土側(cè)向土壓力的準(zhǔn)確確定對于工程設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。

當(dāng)前土體側(cè)向土壓力的測定方式主要有兩種：一種是利用壓力室的壓縮變形產(chǎn)生孔隙水壓力的變化來進(jìn)行側(cè)向土壓力的確定，而壓力室可能存在密封不嚴(yán)、混入空氣等問題造成測量誤差；另外一種是環(huán)刀上安裝壓力計(jì)進(jìn)行直接測量。長沙理工大學(xué)于2017年提出的“環(huán)刀、含該環(huán)刀的土體側(cè)向膨脹力測量裝置及測量方法(CN106813978A)”，通過在環(huán)刀上開槽安裝壓力傳感器從而直接確定側(cè)向膨脹力。然而，該方法僅適用于室內(nèi)試驗(yàn)，需要將靜壓好的試樣推入環(huán)刀內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)測量，且需要對環(huán)刀進(jìn)行改裝加工處理，操作復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種膨脹土側(cè)向土壓力測試方法，用以解決或者至少部分解決現(xiàn)有技術(shù)中的方法操作復(fù)雜、適用性不強(qiáng)的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種膨脹土側(cè)向土壓力測試方法，采用測試裝置實(shí)現(xiàn)，測試裝置包括薄壁圓環(huán)、橡膠標(biāo)定墊塊、應(yīng)變片、應(yīng)變采集儀系統(tǒng)以及豎向加載裝置，所述測試方法包括：

S1：根據(jù)待測膨脹土土樣的尺寸大小，選擇與之尺寸相同的薄壁圓環(huán)，將應(yīng)變片粘貼于薄壁圓環(huán)的外側(cè)，并將應(yīng)變片與應(yīng)變采集儀系統(tǒng)連接；

S2：將與薄壁圓環(huán)尺寸相同的橡膠標(biāo)定墊塊置于薄壁圓環(huán)內(nèi)，橡膠標(biāo)定墊的泊松比為0.5；

S3：利用豎向加載裝置對橡膠標(biāo)定墊塊逐級施加豎向荷載，通過應(yīng)變采集儀系統(tǒng)測得每級豎向荷載下薄壁圓環(huán)的側(cè)向應(yīng)變，并建立豎向荷載與側(cè)向應(yīng)變之間的對應(yīng)關(guān)系；

S4：基于橡膠標(biāo)定墊塊泊松比為0.5的特性，將豎向荷載與側(cè)向應(yīng)變之間的對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)化為側(cè)向壓力與側(cè)向應(yīng)變之間的對應(yīng)關(guān)系；

S5：利用薄壁圓環(huán)制備或切取膨脹土土樣，施加任一大小的豎向荷載，測得與施加荷載相應(yīng)的側(cè)向應(yīng)變，通過步驟S4中得到的側(cè)向壓力與側(cè)向應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出膨脹土的側(cè)向土壓力。

在一種實(shí)施方式中，步驟S1選擇的薄壁圓環(huán)的材質(zhì)為304不銹鋼材；薄壁圓環(huán)的內(nèi)徑d與待測的膨脹土土樣直徑R相等；薄壁圓環(huán)的厚度δ＝1mm；薄壁圓環(huán)的高度h與待測的膨脹土土樣高度H相等，應(yīng)變采集儀系統(tǒng)的精度為0.1με。

在一種實(shí)施方式中，步驟S2中，橡膠標(biāo)定墊塊的直徑D與待測膨脹土土樣直徑R相等；橡膠標(biāo)定墊塊的高度Z與待測膨脹土土樣高度H相等。

在一種實(shí)施方式中，步驟S3包括：

利用豎向加載裝置對橡膠標(biāo)定墊塊逐級施加豎向荷載，并記錄施加的豎向荷載大?。?/p>