一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法技术

本发明专利技术公开了一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法，包括以下步骤：S1：制备低吸力范围和高吸力范围的土试样；S2：对土试样进行养护；S3：将养护结束后的土试样置于常规直剪仪中进行强度的测量；S4：对测量获得的数据进行分析，得到全吸力范围非饱和土抗剪强度的实测数据；S5：根据实测数据计算得到全吸力范围内非饱和土抗剪强度曲线。本发明专利技术可将试验时间从半年缩短至半个月，大幅缩短了试验的时间，提高非饱和土力学试验的效率；同时本发明专利技术提供了一种模型，通过有限的试验数据代入到该模型中即可得到全吸力范围内预测效果优良的非饱和土抗剪强度曲线，能够解决当前非饱和土强度试验耗时耗力的瓶颈问题。和土强度试验耗时耗力的瓶颈问题。和土强度试验耗时耗力的瓶颈问题。

【技术实现步骤摘要】
一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法

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[0001]本专利技术属于路基和边坡工程
，特别涉及一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法。

技术介绍
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[0002]在自然界中，与工程有关的土体大部分处于地下水位线以上，属于非饱和状态。受外界气候环境的影响，土体的干湿状态极易发生变化，非饱和土的力学性质也会相应发生明显的改变，如何快速获取全吸力范围内非饱和土的抗剪强度是亟需解决的问题。
[0003]当前，国内外学者普遍采用吸力控制技术进行非饱和土强度试验，包括轴平移技术、渗析法或蒸汽平衡法等，这些方法都是通过对土样外加气压或在某一恒定湿度下平衡土样的吸力，再进行剪切的过程。但上述方法普遍存在耗时漫长的问题，费时费力，动辄需要数月，试验效率较低，制约了非饱和土力学科学研究和工程应用的快速开展。
[0004]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的在于提供一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法，从而克服上述现有技术中的缺陷。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法，包括以下步骤：
[0007]S1：制备低吸力范围和高吸力范围的土试样；
[0008]S2：对土试样进行养护；
[0009]S3：将养护结束后的土试样置于常规直剪仪中进行强度的测量；
[0010]S4：对测量获得的数据进行分析，得到全吸力范围非饱和土抗剪强度的实测数据；
[0011]S5：根据实测数据计算得到全吸力范围内非饱和土抗剪强度曲线。
[0012]进一步的，作为优选，所述S1中低吸力范围的饱和度为20
‑
100％，高吸力范围的饱和度为0
‑
20％。
[0013]进一步的，作为优选，根据权利要求1所述的一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法，其特征在于，所述S1中低吸力范围的目标土试样饱和度为90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％，高吸力范围的目标土试样饱和度为20％、10％、0％。
[0014]进一步的，作为优选，所述S1制备土试样时包括以下步骤：
[0015]SS1：采用真空泵抽气法及煮沸法最大限度排除蒸馏水中溶解的空气，制备脱气蒸馏水备用；
[0016]SS2：采用脱气蒸馏水按照最优含水率ω
opt
制备土料；
[0017]SS3：采用标准环刀及叠式饱和器制备饱和土样；
[0018]SS4：将饱和土样自然风干，控制风干时间获得不同饱和度的土试样。
[0019]进一步的，作为优选，所述S2养护时低吸力范围土试样采用滤纸法进行养护，高吸力范围土试样采用冷镜露点湿度计法进行养护。
[0020]进一步的，作为优选，所述S2养护时低吸力范围土试样养护10
‑
15天，高吸力范围土试样养护8
‑
12天。
[0021]进一步的，作为优选，所述S5抗剪强度曲线按照如下公式计算：
[0022][0023]式中：c'为饱和土的粘聚力，σ为法向总应力，u
a
为孔隙气压力，φ'为饱和土的内摩擦角，s为基质吸力，S
r
为饱和度，S
rm
为微观饱和度，可以通过拟合得到，a和b为拟合参数。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的一个方面具有如下有益效果：
[0025](1)与传统控制吸力的非饱和土强度试验方法相比，可将试验时间从半年缩短至半个月，大幅缩短了试验的时间，提高非饱和土力学试验的效率；
[0026](2)可采用常规的直剪仪开展强度试验，无需采用价格高昂的控制吸力的非饱和土试验仪器，可大幅降低试验的成本；
[0027](3)本专利技术提供了一种具有普适性的非饱和土抗剪强度模型，仅需要有限的试验数据点代入该模型中，即可得到全吸力范围内预测效果优良的非饱和土抗剪强度曲线，能够解决当前非饱和土强度试验耗时耗力的瓶颈问题。
附图说明：
[0028]图1为本专利技术的一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法的流程示意图；
具体实施方式：
[0029]下面对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0030]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0031]实施例：
[0032]一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法，包括以下步骤：
[0033]S1：制备低吸力范围和高吸力范围的土试样，具体方法如下：
[0034](1)首先采用真空泵抽气法及煮沸法最大限度排除蒸馏水中溶解的空气，制备脱气蒸馏水；
[0035](2)其次按照最优含水率ω
opt
，先平铺一层烘干土料，向土料上面喷洒一定的脱气蒸馏水，再覆盖一层干土料，继续喷洒脱气蒸馏水，最后在表面覆盖一层土料，搅拌均匀后放于塑封袋中静置24h，保证土料中的水分匀等分布；
[0036](3)根据所设置的干密度ρ
d
，采用标准环刀制备试样，标准环刀的规格为直径
6.18cm，高2.0cm，体积V＝60cm3，制备时向环刀制样器中装填土料，通过压样法获得一批具有相同干密度和含水率的试样；
[0037](4)用叠式饱和器固定试样后，浸没于盛有脱气蒸馏水的饱和筒中，采用真空泵抽气法饱和试样，抽气时间不少于2小时，土样在水中静置时间不少于48h，获得饱和土试样；
[0038](5)将饱和土样自然风干，获得饱和度分别为100％、90％、80％、60％、50％、40％、30％、20％、10％、0％的土试样；
[0039]饱和土的饱和度为100％，由于在自然风干过程中，只有水的质量会发生改变，因此，只需明确饱和试样中水的质量，通过计算即可以得到目标饱和度土样的总质量，实现原理如下：
[0040]①
制样总质量m
制总
：
[0041]m
制总
＝m
干土
+m
环刀
+m
制水
＝ρ
d
*V+m
环刀
+ρ
d
*V*ω
opt (1)
[0042]式中：m
制总
为压实样的总质量，包括干土质量m
干土
、环刀质量m
环刀
和制样时水的质量m
制水
，压实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备低吸力范围和高吸力范围的土试样；S2：对土试样进行养护；S3：将养护结束后的土试样置于常规直剪仪中进行强度的测量；S4：对测量获得的数据进行分析，得到全吸力范围非饱和土抗剪强度的实测数据；S5：根据实测数据计算得到全吸力范围内非饱和土抗剪强度曲线。2.根据权利要求1所述的一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法，其特征在于，所述S1中低吸力范围的饱和度为20
‑
100％，高吸力范围的饱和度为0
‑
20％。3.根据权利要求1所述的一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法，其特征在于，所述S1中低吸力范围的目标土试样饱和度为90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％，高吸力范围的目标土试样饱和度为20％、10％、0％。4.根据权利要求1所述的一种全吸力范围内快速测量非饱和土抗剪强度的方法，其特征在于，所述S1制备土试样时包括以下步骤：SS1：采用真空泵抽气法及煮沸法最大限度排除蒸馏水中溶解的空气，制备脱气蒸馏水备...

【专利技术属性】
技术研发人员：程帅，杨光，都劲松，陈仓，李加裕，申一洲，南江，汪俊波，谈博，马优，李志华，张世明，
申请(专利权)人：华能龙开口水电有限公司，
类型：发明
国别省市：