[發(fā)明專利]一種測(cè)試氧化鐵對(duì)黏性土屈服應(yīng)力影響的試驗(yàn)方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210245168.3
• 申請(qǐng)日: 2022-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114624081A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張先偉;徐倚晴;劉新宇;王港;安然;陳成;馬超;黎澄生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28;G01N1/34;G01N3/14;G01N3/06
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 王敏鋒

本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)試氧化鐵對(duì)黏性土屈服應(yīng)力影響的試驗(yàn)方法及裝置，步驟是：(1)配制連二亞硫酸鈉?檸檬酸鈉?重碳酸鈉溶液；(2)確定土樣初始孔隙比；(3)制樣與裝樣；4)淋濾去除氧化鐵；(5)壓縮試驗(yàn)；(6)結(jié)果分析與計(jì)算；還涉及試驗(yàn)裝置，底盤和上盤分別通過(guò)支桿連接，支桿和底盤由螺栓固定；試紙分別貼于試樣的上部和下部。在環(huán)刀試樣、試紙的上部和下部分別放置透水石。透水石放于底盤的上部，在支桿內(nèi)部放置環(huán)刀試樣、試紙、透水石，透水石上部分別與多孔透水板、固定板連接。操作簡(jiǎn)單，可靠性高，無(wú)毒無(wú)害，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高，有效的克服了以往方法中無(wú)法針對(duì)單獨(dú)試樣去除氧化鐵并同時(shí)開(kāi)展壓縮試驗(yàn)的種種問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土工試驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及一種測(cè)試氧化鐵對(duì)黏性土屈服應(yīng)力影響的試驗(yàn)方法，同時(shí)還涉及一種測(cè)試氧化鐵對(duì)黏性土屈服應(yīng)力影響的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

氧化鐵是土中的含鐵氧化物及其水合物[FeO(OH)·nH₂O]，是土中最常見(jiàn)的膠結(jié)物質(zhì)之一。由于氧化鐵特殊的性質(zhì)，在酸性環(huán)境下，氧化鐵邊緣帶有正電荷，會(huì)吸引帶有黏土顆粒表面的負(fù)電荷，這引起土的膠結(jié)效應(yīng)。很多研究表明，很多紅土、海積黏土、玄武巖與泥巖的殘積土都存在一定含量的氧化鐵，氧化鐵會(huì)增強(qiáng)土的團(tuán)聚性，改善土顆粒表面粗糙度，提高土的強(qiáng)度，降低土的壓縮性，還會(huì)提高土的剛度。因此，研究土中氧化鐵對(duì)其力學(xué)性質(zhì)的影響是當(dāng)前土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)研究的重點(diǎn)。

土的屈服應(yīng)力是指，當(dāng)土承受外力作用時(shí)，當(dāng)達(dá)到屈服應(yīng)力P_p時(shí)，土中的膠結(jié)開(kāi)始破損，氧化鐵膠結(jié)作用開(kāi)始逐步喪失，造成土的強(qiáng)度軟化，抵抗變形的能力降低，因此，準(zhǔn)確確定土的屈服應(yīng)力對(duì)于了解土的強(qiáng)度與變形機(jī)理至關(guān)重要。雖然，目前現(xiàn)有研究已經(jīng)證明氧化鐵含量對(duì)屈服應(yīng)力的幅值影響密切，氧化鐵含量越高，膠結(jié)效果越明顯。然而，目前并沒(méi)有相關(guān)研究給出如何定量確定氧化鐵對(duì)黏性土屈服應(yīng)力影響的試驗(yàn)方法。一些研究(羅鴻禧.游離氧化鐵對(duì)紅色黏土工程性質(zhì)的影響.巖土力學(xué),1987,8(2),29-36；張先偉,孔令偉.氧化鐵膠體與黏土礦物的交互作用及其對(duì)黏土土性影響.巖土工程學(xué)報(bào),2014,36(1),65-74)，雖然根據(jù)去除氧化鐵前后的試樣的物理與力學(xué)性質(zhì)的對(duì)比，提出氧化鐵對(duì)黏性土物理力學(xué)性質(zhì)的影響，但這些方法由于在制樣過(guò)程中采用浸泡法，制備的試樣再進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)，造成試樣結(jié)果有一定誤差。另外，一些發(fā)明提出了去除土中氧化鐵的方法(如一種去除土中游離氧化鐵的滲濾裝置及方法，申請(qǐng)?zhí)?02111239907.X)，但這些方法僅是去除土中氧化鐵，并沒(méi)有進(jìn)一步的給出如何對(duì)去除氧化鐵試樣進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，特別是無(wú)法測(cè)試氧化鐵對(duì)屈服應(yīng)力的影響。

綜上所述：可以發(fā)現(xiàn)，氧化鐵對(duì)黏性土的物理與力學(xué)性質(zhì)影響明顯。屈服應(yīng)力是表征黏性土氧化鐵膠結(jié)效應(yīng)的重要參數(shù)，如何定量地測(cè)試氧化鐵對(duì)黏性土屈服應(yīng)力影響對(duì)于了解土的強(qiáng)度與變形機(jī)理，以及提出黏性土的改良技術(shù)都具有重要的意義。針對(duì)這一問(wèn)題的解決方法，通過(guò)檢索目前還未發(fā)現(xiàn)一種測(cè)試氧化鐵對(duì)黏性土屈服應(yīng)力影響的試驗(yàn)裝置與方法被公開(kāi)或申請(qǐng)專利。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述試驗(yàn)方法中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供了一種測(cè)試氧化鐵對(duì)黏性土屈服應(yīng)力影響的試驗(yàn)方法，該方法操作簡(jiǎn)單，可靠性高，無(wú)毒無(wú)害，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高，有效的克服了以往方法中無(wú)法針對(duì)單獨(dú)試樣去除氧化鐵并同時(shí)開(kāi)展壓縮試驗(yàn)的種種問(wèn)題。該技術(shù)方案的原理是采用連二亞硫酸鈉-檸檬酸鈉-重碳酸鈉溶液(簡(jiǎn)稱DCB溶液)，利用淋濾作用原理去除土中氧化鐵，并在去除氧化鐵后，開(kāi)展一維壓縮試驗(yàn)，針對(duì)壓縮曲線提出屈服應(yīng)力確定方法，通過(guò)定量計(jì)算去除氧化鐵前后土的屈服應(yīng)力，評(píng)價(jià)氧化鐵對(duì)黏性土屈服應(yīng)力影響，進(jìn)而確定氧化鐵對(duì)土力學(xué)性質(zhì)的貢獻(xiàn)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是在于提供了一種測(cè)試氧化鐵對(duì)黏性土屈服應(yīng)力影響的試驗(yàn)裝置，該裝置具有便于組裝、易于使用和維護(hù)、造價(jià)低、適用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施：

一種測(cè)試氧化鐵對(duì)黏性土屈服應(yīng)力影響的試驗(yàn)方法，其步驟是：