The present invention relates to a method for quickly judging whether unsaturated soil is damaged after being subjected to force, which can quickly, accurately and effectively solve the problem of judging whether unsaturated soil is damaged after being subjected to force, so as to ensure engineering quality. The pressure plate instrument is used to determine parameters such as residual water content theta irr, saturated water content theta sat, parameters B and D related to soil properties, and the conventional triaxial apparatus is used to determine parameters such as total stress intensity index C and D. Determination of parameters by unsaturated direct shear apparatus
【技术实现步骤摘要】
一种快速判断非饱和土受力后是否破坏的方法
本专利技术涉及岩土工程,特别是一种快速判断非饱和土受力后是否破坏的方法。
技术介绍
在施工中,了解岩土受力情况是必不可少的,自然界中的土由土颗粒堆积形成土骨架,土骨架中的孔隙如果被水充满,则该土称为饱和土;如果没有被水充满,则称为非饱和土。土体强度是决定工程稳定性的关键因素。目前,计算非饱和土强度的常用公式中含有变量孔隙气压力、孔隙水压力,但是孔隙气压力、孔隙水压力不易测量,而且常用公式不能够直接根据非饱和土的受力状态判断土体是否破坏。因此,如何快速、有效判断非饱和土受力后是否破坏是需要认真解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本专利技术之目的就是提供一种快速判断非饱和土受力后是否破坏的方法,可快速、有效解决判断非饱和土受力后是否破坏,以保证工程质量的问题。本专利技术解决的技术方案是,一种快速判断非饱和土受力后是否破坏的方法,根据非饱和土极限平衡条件的土体应力测定公式:按下列步骤进行:(1)、利用压力板仪确定参数θirr、θsat、b、d;其中,θirr为残余含水量,θsat为饱和含水量,b、d为与土体性质有关的参数;(2)、利用常规三轴仪测定参数总应力强度指标c、(3)、利用非饱和直剪仪测定参数其中,为与基质吸力(ua-uw)有关的内摩擦角,孔隙水压力uw,孔隙内的气压力ua,二者之差(ua-uw);(4)、测定土体含水量θ=mw/ms(mw为试样中水的质量,ms为试样中土颗粒的质量),利用“土力学”测定土体的受力状态时的σz、σ3值;其中,σ3为土体所真实受到的小主应力,σz为土体所真 ...
【技术保护点】
1.一种快速判断非饱和土受力后是否破坏的方法,其特征在于:根据非饱和土极限平衡条件的公式:
【技术特征摘要】
1.一种快速判断非饱和土受力后是否破坏的方法,其特征在于:根据非饱和土极限平衡条件的公式:按下列步骤进行:(1)、利用压力板仪确定参数θirr、θsat、b、d;其中,θirr为残余含水量,θsat为饱和含水量,b、d为与土体性质有关的参数;(2)、利用常规三轴仪确定参数总应力强度指标c、(3)、利用非饱和直剪仪确定参数其中,为与基质吸力(ua-uw)有关的内摩擦角,孔隙水压力uw,孔隙内的气压力ua,二者之差(ua-uw);(4)、测定土体含水量θ=mw/ms(mw为试样中水的质量,ms为试样中土颗粒的质量),利用“土力学”确定土体的受力状态,即σz、σ3的值;其中,σ3为土体所真实受到的小主应力,σz为土体所真实受到的大主应力;(5)、将土体所受到的小主应力σ3代入公式:求得土体处于临界破坏极限状态时的理论大主应力σ1,当σ1大于土体所受到的σz,则说明土体处于安全状态;当σ1等于土体所受到的σz,则说明土体处于临界破坏极限状态;当σ1小于土体所受到的σz,说明土体已经破坏,从而判断出非饱和土受力后是否破坏。2.根据权利要求1所述的快速判断非饱和土受力后是否破坏的方法,其特征在于,包括以下步骤:一、首先建立非饱和土极限平衡条件的土体应力测定公式,方法是:当土体受到荷载σ1、σ3作用处于临界破坏极限状态时,此时土中的应力有:粘聚力c’,孔隙水体内的孔隙水压力uw,孔隙内的气压力ua,二者之差(ua-uw)称为基质吸力Sc,土中与大主应力面、即与大主应力σ1垂直的面夹角为α的斜面上的法向总应力σ和剪应力τ分别为:法向总应力σ与孔气压ua之差(σ-ua)为法向有效应力,当非饱和土处于临界破坏极限状态时,土体中斜面上的剪应力达到土的抗剪强度,土体会延此斜面发生破坏,因此根据计算非饱和土抗剪强度τf的公式,即为Fredlund所提出的公式:式中,—与法向有效应力(σ-ua)有关的内摩擦角;—与基质吸力(ua-uw)有关的内摩擦角;当非饱和土接近饱和时,孔隙水压力uw接近孔隙气压力ua,因此基质吸力Sc=(ua-uw)趋于零,式(3)中的基质吸力项消失,从而变为饱和土的强度公式:式中的参数c’、针对饱和土通过三轴试验测得,而通过非饱和直剪仪测得,只要c’、和这三个参数确定,根据所受应力通过式(3)计算得到非饱和土的抗剪强度τf;在实际工程中,土体中的孔气压和孔水压不容易测得,因此很难判断土体受力后是否会破坏,考虑到饱和土抗剪强度可表示为有效应力形式,或表示为总应力形式,即式中,c、为总应力强度指标,通过室内饱和土三轴试验测定,因此式(3)用总应力的形式表示为:虽然基质吸力Sc=(ua-uw)不容易量测,但是土体的含水量易测,而且基质吸力与土体含水量θ之间存在以下关系:式中,θirr—残余含水量;θsat—饱和含水量;b、d—与土体性质有关的参数;以上四种参数通过开展室内压力板试验得到土水特征曲线而确定,基质吸力Sc由θ表示为:因此,式(3)用总应力和含水量表示为:即为以总应力和含水量表示的非饱和土抗剪强度公式;当土体受σ1、σ3,达到临界破坏的极限状态时,土体中斜面上外力产生的剪应力等于该面上的抗剪强度,即τ=τf式(9)将式(1)代入式(8),并与式(2)一起代入式(9)得即非饱和土极限平衡条件公式为:二、根据式(10)判断非饱和土受力后是否破坏,方法是:当非饱和土若要达到临界破坏的极限状态时,σ1、σ3之间应该满足非饱和土极限平衡条件,即式(10);利用式(10)判断土体受力后的状态,避免确定土体中的孔水压和孔气压,仅需要针对饱和土确定参数针对非饱和土确定针对饱和...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄志全,贾景超,何鹏,毕庆涛,李幻,吴岱諠,
申请(专利权)人:华北水利水电大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
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