一种无量纲化的土体压缩系数表示方法技术

本发明专利技术提供一种无量纲化的土体压缩系数表示方法，属于计算土力学领域。该方法通过将有量纲影响的压缩系数无量纲化，并通过无量纲的压缩系数、前期孔隙比和当前荷载来递推计算土体的压缩系数，形成了一种土体压缩系数表示方法。本发明专利技术的计算方法直观、计算程序明确，为减少压缩系数测试量、提升土的非线性沉降过程预测提供一种手段。通过与黄土试验实测值的对比，本发明专利技术计算方法比采用α

【技术实现步骤摘要】
一种无量纲化的土体压缩系数表示方法
本专利技术涉及计算土力学领域，特别是一种无量纲化的土体压缩系数表示方法。
技术介绍
室内固结试验一般用于判定土体的压缩系数，进而评价土体的可压缩性。压缩系数依据孔隙比的减小量与上覆荷载的压力增量之比进行计算，即为α1-2＝(e1-e2)/(p2-p1)。同时，《土工试验规程》还将荷载p1＝100kPa和p2＝200kPa对应的压缩系数，作为土力学沉降计算及判别土可压缩性的标准。不难看出，给出的土体压缩系数未考虑孔隙和压力的增量情况，仅给出了具有量纲的孔隙比增量与荷载增量之比；也就是说，将土体的压缩过程定义为线性的形式。实际上，土体的压缩固结过程是非线性的，压缩系数是随固结应力的变化而改变的。可见，现有的表示方法的精度和适用范围是有限的。
技术实现思路
本专利技术目是提供一种土体压缩系数表示方法，以利于土体非线性压缩系数的预测，服务于土体沉降过程的计算。为实现上述目的，本专利技术提出一种无量纲化的土体压缩系数表示方法，该方法包括以下步骤：1)制备直径D为61.8mm，高度h为20mm的圆柱形土样，并依据公式(1)将所述土样的初始孔隙比e0表示出来，式(1)为：式(1)中：e0为土样的初始孔隙比；Gs为土样中土的颗粒比重；ρd为土样的干密度；2)在步骤1)中制备完成的圆柱形土样上部施加均布荷载pi(pi＝100kPa、200kPa，i＝1、2)，记录均布荷载pi作用下土样的压缩高度Hi，并依据公式(2)计算均布荷载pi(pi＝100kPa、200kPa，i＝1、2)作用下土的孔隙比ei，式(2)为:式(2)中：ei为均布荷载pi(pi＝100kPa、200kPa，i＝1、2)作用下土的孔隙比；e0为土样的初始孔隙比；Hi为土样上部施加均布荷载pi(pi＝100kPa、200kPa，i＝1、2)作用下土样的压缩高度；h为圆柱形土样的高度，即20mm；3)依据公式(3)将土的修正压缩系数α’表示出来，公式(3)为：式(3)中：α’为土的修正压缩系数；e1为均布荷载pi＝100kPa作用下土的孔隙比；e2为均布荷载Pi＝200kPa作用下土的孔隙比；p1为100kPa的均布荷载；p2为200kPa的均布荷载；4)依据公式(4)将不同荷载下土的压缩系数αj递推表示出来，公式(4)为：式(4)中：α’为土的修正压缩系数；pj为均布荷载，(pj＝j*100kPa，j为大于2的任一数值)；ej-i为均布荷载pj-1作用下土的孔隙比，当pj-1为100kPa或200kPa时由步骤2)确定，当pj-1≥300kPa可依据公式(5)计算，公式(5)为：式(5)中：ej-1为均布荷载pj-1作用下土的孔隙比；ej-2为均布荷载pj-2作用下土的孔隙比；pj-1为均布荷载；pj-2为均布荷载；α’为土的修正压缩系数。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的计算方法直观、计算程序明确，为减少压缩系数测试量、提升土的非线性沉降过程预测提供一种手段。通过与黄土试验实测值的对比，本专利技术计算方法比采用α1-2值平均误差缩小了82.6％，本专利技术计算方法比采用α1-2值精度最大提升了95％，缩小了常规线性表示方法与实测值之间的误差，且是一种能够直接用于土力学解析计算的方法，为土体沉降过程的计算提供便利。附图说明图1为不同荷载下的压缩系数曲线。其中：A为本专利技术计算值；B为实测α。具体实施方式对本专利技术的一种无量纲化的土体压缩系数表示方法加以说明。本专利技术的一种无量纲化的土体压缩系数表示方法：通过将有量纲影响的压缩系数无量纲化，并通过无量纲的压缩系数、前期孔隙比和当前荷载来递推计算土体的压缩系数，形成了一种土体压缩系数表示方法。1)制备直径D为61.8mm，高度h为20mm的圆柱形土样，并依据公式(1)将所述土样的初始孔隙比e0表示出来，式(1)为：式(1)中：e0为土样的初始孔隙比；Gs为土样中土的颗粒比重；ρd为土样的干密度；2)在步骤1)中制备完成的土样上部施加均布荷载pi(pi＝100kPa、200kPa，i＝1、2)，记录均布荷载pi作用下土样的压缩高度Hi，并依据公式(2)计算均布荷载pi(pi＝100kPa、200kPa，i＝1、2)作用下土的孔隙比ei，式(2)为:式(2)中：ei为均布荷载pi(pi＝100kPa、200kPa，i＝1、2)作用下土的孔隙比；e0为土样的初始孔隙比；Hi为土样上部施加均布荷载pi(pi＝100kPa、200kPa，i＝1、2)作用下土样的压缩高度；h为圆柱形土样的高度，即20mm；3)依据公式(3)将土的修正压缩系数α’表示出来，公式(3)为：式(3)中：α’为土的修正压缩系数；e1为均布荷载pi＝100kPa作用下土的孔隙比；e2为均布荷载Pi＝200kPa作用下土的孔隙比；p1为100kPa的均布荷载；p2为200kPa的均布荷载；4)依据公式(4)将不同荷载下土的压缩系数αj递推表示出来，公式(4)为：式(4)中：α’为土的修正压缩系数；pj为均布荷载，pj＝200kPa、300kPa、400kPa、……，j＝2、3、4、……)；ej-i为均布荷载pj-1作用下土的孔隙比，当pj-1为100kPa或200kPa时由步骤2)确定，当pj-1≥300kPa可依据公式(5)计算，公式(5)为：式(5)中：ej-1为均布荷载pj-1作用下土的孔隙比；ej-2为均布荷载pj-2作用下土的孔隙比；pj-1为均布荷载；pj-2为均布荷载；α’为土的修正压缩系数；①当荷载pj＝200kPa时，则对应的压缩系数α2可表示为：式(6)中：α’为土的修正压缩系数；α2为荷载pj＝200kPa时对应的压缩系数；e1为均布荷载p1＝100kPa作用下土的孔隙比，由步骤2)确定；p2为均布荷载200kPa；②当荷载pj＝300kPa时，则对应的压缩系数α3可表示为：式(7)中：α’为土的修正压缩系数；α3为荷载pj＝300kPa时对应的压缩系数；p3为均布荷载300kPa；e2为均布荷载p2＝200kPa作用下土的孔隙比，，由步骤2)实测确定；③当荷载pj＝400kPa时，则对应的压缩系数α4可表示为：式(8)中：α’为土的修正压缩系数；α4为荷载pj＝400kPa时对应的压缩系数；p4为均布荷载400kPa；e3为均布荷载p3＝300kPa作用下土的孔隙比，可依据公式(9)计算，公式(9)为：式(9)中：e3为均布荷载p3＝300kPa作用下土的孔隙比；e2为均布荷载p2＝200kPa作用下土的孔隙比；p3为均布荷载300kPa；p2为均布荷载200kPa；α’为土的修正压缩系数；以此类推，即可确定不同荷载时对应的压缩系数。采用渭南某发电厂的原状黄土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无量纲化的土体压缩系数表示方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)制备直径D为61.8mm，高度h为20mm的圆柱形土样，并依据公式(1)将所述土样的初始孔隙比e

【技术特征摘要】
1.一种无量纲化的土体压缩系数表示方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制备直径D为61.8mm，高度h为20mm的圆柱形土样，并依据公式(1)将所述土样的初始孔隙比e0表示出来，式(1)为：



式(1)中：e0为土样的初始孔隙比；Gs为土样中土的颗粒比重；ρd为土样的干密度；
2)在步骤1中制备完成的圆柱形土样上部施加均布荷载pi(pi＝100kPa、200kPa，i＝1、2)，记录均布荷载pi作用下土样的压缩高度Hi，并依据公式(2)计算均布荷载pi(pi＝100kPa、200kPa，i＝1、2)作用下土的孔隙比ei，式(2)为：



式(2)中：ei为均布荷载pi(pi＝100kPa、200kPa，i＝1、2)作用下土的孔隙比；e0为土样的初始孔隙比；Hi为土样上部施加均布荷载pi(pi＝100kPa、200kPa，i＝1、2)作用下土样的压缩高度；h为圆柱形土样的高度，即20mm；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：高凌霞，陈之祥，郭晓霞，李顺群，张翻，杨向军，
申请(专利权)人：大连民族大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21