[發明專利]一種可消除膜順變效應影響的動靜態三軸試驗方法

在審

• 申請號: 202211272630.5
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115683872A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 鄒德高;肖海斌;付永奎;遲福東;張佳晨;曹學興;季曉檬;龐博慧;沈立峰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;華能瀾滄江水電股份有限公司;華能集團技術創新中心有限公司
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02;G01B11/02
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 許明章;王海波

一種可消除膜順變效應影響的動靜態三軸試驗方法，基于激光式位移控制全表面變形測量裝置和補償裝置實現。首先，安裝壓力室測量裝置，制備砂礫料三軸試樣，進行試樣安裝。其次，對飽和砂礫料三軸試樣進行固結試驗、逐級加載，對膜嵌入量隨有效圍壓的變化進行準確測量。再次，繼續進行三軸試樣動力不排水加載試驗。最后，根據膜嵌入量隨有效圍壓變化的關系曲線計算補償裝置所應推入或吸出三軸試樣內部的液體體積。本發明可以在準確測量膜嵌入量的前提下進行后續動靜三軸試驗，并針對膜嵌入量隨有效圍壓的變化進行實時補償；能夠實現膜嵌入量隨有效圍壓變化的精準測量，同時消除試驗加卸載過程中膜嵌入效應對于三軸試樣體積變形或孔隙水壓力變化的影響。

技術領域

本發明屬于土工試驗技術領域，涉及一種可消除膜順變效應影響的動靜態三軸試驗方法。

技術背景

橡皮膜作為三軸試驗中的關鍵影響因素，其相關研究不甚充分，目前，人們仍無法充分考慮并消除橡皮膜對于實驗的影響，導致結果可靠性不足，嚴重制約粗粒土動力研究的深入。因此，消除橡皮膜影響是粗粒土力學特性研究中的關鍵課題。

在三軸不排水試驗中，橡皮膜主要存在順變效應，即不排水試驗中，有效應力的變化導致橡皮膜嵌入體積順勢改變而影響孔隙水壓力真實表現的現象。其中，橡皮膜順變性消除方法主要有物理緩解、儀器補償和計算修正3類。物理緩解主要為處理試樣外表面凹陷，如外表面涂抹硅橡膠或黏土、細砂充填孔隙或冷凍試樣表面光滑切割等。但這類方法對試樣帶來的附加影響難以估計，且如涂膠法無法完全抵消橡皮膜順變。儀器補償需根據提前確定的橡皮膜嵌入體積，向試樣內或特制的雙層膜間進行及時補水，補償因橡皮膜順變導致試樣局部排水影響，被認為可完全消除橡皮膜影響。計算修正基于三軸試驗，從孔壓發展角度對結果修正，得到相對真實的孔壓發展規律，方法需根據大量復雜的工作建立合理孔壓模型并獲取可靠修正系數，在土動力學早期難以廣泛開展，至今仍鮮有應用。綜上，因應用效果、適用范圍或理論發展等因素，橡皮膜順變性消除方法在過去近20年應用甚少，未能取得更深入發展，阻礙著液化理論深化，導致當前的土壤液化研究，尤其是大顆粒粗粒土的液化研究，對其常避而不談或選擇性忽略。

由此可見，目前急需一種可以更好的消除橡皮膜順變效應的措施以減少其對試驗結果的影響，從而提高試驗結果的精確度和準確性。

發明內容

本發明的目的是提出一種能較大程度消除橡皮膜順變效應的裝置的使用方法，在進行常規三軸不排水試驗時，使用該方法對砂礫料三軸試驗表面膜嵌入量進行精準的測量，且在試驗過程中對于膜順變效應進行實時補償修正，以解決膜順變效應對于試驗結果影響的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的試驗裝置為：

一種可消除膜順變效應影響的動靜態三軸試驗方法，用于對砂礫料進行力學特性等試驗研究，基于壓力室測量裝置和補償裝置實現，其中壓力室測量裝置和補償裝置通過軟管300連接，軟管300上設有閥門。