一种黏土长期抗剪强度的计算方法技术

一种黏土长期抗剪强度的计算方法，包括以下步骤：S1：获取待测黏土样；S2：开展常规三轴剪切试验，获取试样的破坏偏应力q

【技术实现步骤摘要】
一种黏土长期抗剪强度的计算方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程
，具体是一种黏土长期抗剪强度的计算方法。

技术介绍

[0002]黏土在其矿物成分、级配、结构、含水率等因素的影响下常常具有非常复杂的工程力学性质。时效性就是一种极其重要的工程力学性质。在绝大多数岩土工程中，黏土抗剪强度的取值都是由常规直剪试验或常规三轴剪切试验直接确定的，在时效性中，将其理解为瞬时抗剪强度。由于黏土具有显著的时效性，长期抗剪强度就是该性质的重要体现。当瞬时抗剪强度或参数用于计算半永久岩土工程或永久性岩土工程的稳定性时，会使得相关工程稳定性存在极大的安全风险，因此，采用长期抗剪强度及其参数计算相关工程的稳定性更科学合理、安全可靠。
[0003]当前，一些长期抗剪强度确定的主流方法，如等时应力
‑
应变曲线拐点法、蠕变应变速率法、过渡蠕变法、经验模型法等方法，存在严重依赖蠕变或松弛试验荷载分级、曲线拐点不明显、规律性差、部分方法存在取值区间无法直接获取长期抗剪强度，经验模型法存在缺乏严密的逻辑性、参数多、形式复杂、适用性差等问题，使得难以准确获取黏土的长期抗剪强度，无法为相关工程稳定性的计算提供科学合理、准确性高、简单适用的长期抗剪强度及其参数。
[0004]因此，针对黏土时效性这一工程力学性质，给相关建筑工程带来的安全风险，甚至安全事故，亟需一种科学合理，准确有效，简单实用的计算方法来获取黏土的长期抗剪强度及其参数，有效降低工程安全风险，整体提升工程品质。

技术实现思路

[0005]鉴于目前黏土长期抗剪强度计算的不足，本专利技术的目的在于提供一种黏土长期抗剪强度的计算方法，以获取科学合理、准确有效、简单实用的黏土长期抗剪强度及参数，为相关岩土工程稳定性的计算提供科学准确实用的参数，满足实际工程设计及相关技术问题的需求，弥补规范空白。
[0006]以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种黏土长期抗剪强度的计算方法，包括以下步骤：
[0009]S1：获取待测黏土样；
[0010]S2：针对S1中获取的土样开展常规三轴剪切试验，获取试样的破坏偏应力q
f
；
[0011]S3：进行三轴蠕变试验，获取蠕变三轴试验的加载时间t、轴向应变ε1、加载偏应力q，利用获取的蠕变三轴试验的加载时间t、轴向应变ε1、加载偏应力q获取黏土的蠕变试验曲线(t，ε1，q)；
[0012]S4：根据S3中获得的数据，进行对数应变、应力比的计算，根据计算数据进行等时应力比
‑
对数应变曲线的绘制；
[0013]S5：根据S4中绘制的等时应力比
‑
对数应变曲线建立等时应力比
‑
对数应变曲线规律的数学模型；
[0014]S6：根据S5中获得的等时应力比
‑
对数应变曲线规律的数学模型，进行等时应力比
‑
对数应变曲线的绘制，根据绘制的等时应力比
‑
对数应变曲线，获得等时应力比
‑
对数应变曲线坐标系中的特征点；
[0015]S7：根据S6中所获得的特征点的坐标，获取黏土长期抗剪强度。
[0016]作为本专利技术进一步的方案：所述S4步骤中对数应变、应力比计算的计算式为：
[0017][0018]式中：q
f
—常规三轴试验试样破坏偏应力；ε
q
、q
r
—对数应变、应力比，0<q
r
≤1。
[0019]作为本专利技术进一步的方案：所述S5中建立等时应力比
‑
对数应变曲线规律的数学模型为：
[0020]q
r
＝[1+(kε
q
)
n
]‑
m
[0021]式中：k、n、m—模型拟合参数，并且m＝1
‑
1/n；
[0022]将(ε
q
，q
r
)系列数据与提出的数学模型进行拟合，获取拟合参数k、n、m。
[0023]作为本专利技术进一步的方案：所述等时应力比
‑
对数应变曲线由凸曲线和凹曲线组成，凸曲线和凹曲线的连接处为特征点B，B点切线与q
r
＝1直线的交点为特征点D，D点的竖直线与等时应力比
‑
对数应变曲线的交点即为特征点E，E点切线与B点切线的交点为特征点C。
[0024]作为本专利技术进一步的方案：所述特征点B的坐标及斜率为：
[0025][0026]式中：(ε
qB
,q
rB
)为B点坐标，K
B
为B点切线斜率。
[0027]作为本专利技术进一步的方案：所述特征点E的坐标及斜率为：
[0028][0029]式中：(ε
qE
,q
rE
)为E点坐标，K
E
为E点切线斜率，
[0030]作为本专利技术进一步的方案：所述特征点C的坐标为：
[0031][0032]式中：(ε
qC
,q
rC
)为C点坐标。
[0033]作为本专利技术进一步的方案：所述黏土长期抗剪强度的计算式为：
[0034]q
L
＝q
rC
×
q
f
[0035]式中：q
rC
为C点的应力比，q
f
为黏土破坏偏应力。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0037]本专利技术以黏土常规三轴剪切试验和三轴蠕变试验为基础，通过蠕变等时应力应变曲线数据以及坐标轴的变换处理，深入发现蠕变试验的内在规律，提出科学合理的数学模型来描述这种规律，最终在数学模型中求解黏土的长期抗剪强度及其长期抗剪强度参数。通过本专利技术确定的黏土长期抗剪强度，具有计算方法简单、参数少、准确性高的特点，可为以黏土为主的半永久性建设工程和永久性建设工程的稳定性计算提供科学准确的计算参数，达到有效保证工程安全质量、控制工程安全风险以及弥补规范空白的目的。
附图说明
[0038]图1为半对数坐标系中q
r
‑
ε
q
曲线图；
[0039]图2为围压100kPa下的常规三轴试验曲线图；
[0040]图3为围压100kPa下的蠕变三轴试验曲线；
[0041]图4为半对数坐标系下等时应力比
‑
对数应变试验曲线；
[0042]图5为t＝10min条件下的等时应力比
‑
应变拟合曲线与试验数据；
[0043]图6为t＝60min条件下的等时应力比
‑
应变拟合曲线与试验数据；
[0044]图7为t＝1440min条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种黏土长期抗剪强度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取待测黏土样；S2：针对S1中获取的土样开展常规三轴剪力试验，获取试样的破坏偏应力q
f
；S3：进行三轴蠕变试验，获取蠕变三轴试验的加载时间t、轴向应变ε1、加载偏应力q，利用获取的蠕变三轴试验的加载时间t、轴向应变ε1、加载偏应力q获取黏土的蠕变试验曲线；S4：根据S3中获得的数据，进行对数应变、应力比的计算，根据计算数据进行等时应力比
‑
对数应变曲线的绘制；S5：根据S4中绘制的等时应力比
‑
对数应变曲线建立等时应力比
‑
对数应变曲线规律的数学模型；S6：根据S5中获得的等时应力比
‑
对数应变曲线规律的数学模型，进行等时应力比
‑
对数应变曲线的绘制，根据绘制的等时应力比
‑
对数应变曲线，获得等时应力比
‑
对数应变曲线坐标系中的特征点；S7：根据S6中所获得的特征点的坐标，获取黏土长期抗剪强度。2.根据权利要求1所述的一种黏土长期抗剪强度的计算方法，其特征在于，所述S4步骤中对数应变、应力比计算的计算式为：式中：q
f
—常规三轴试验试样破坏偏应力；ε
q
、q
r
—对数应变、应力比，0<q
r
≤1。3.根据权利要求2所述的一种黏土长期抗剪强度的计算方法，其特征在于，所述S5中建立等时应力比
‑
对数应变曲线规律的数学模型为：q
r
＝[1+(kε
q
)
n
]
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，任鹏，张华，唐印，
申请(专利权)人：成都大学，
类型：发明
国别省市：