非饱和土小应变刚度预测方法技术

本发明专利技术涉及一种非饱和土小应变刚度预测方法

【技术实现步骤摘要】
非饱和土小应变刚度预测方法


[0001]本专利技术涉及一种非饱和土小应变刚度预测方法
。
适用于岩土工程领域
。

技术介绍

[0002]当前各类重大工程对变形提出了越来越高的要求
。
大量的工程监测数据表明，仅根据地基和桩等相关结构的强度进行设计往往会导致工程发生难以控制的变形，进而影响工程的正常使用，甚至导致工程寿命降低或发生变形破坏
。
因此，近年来相关工程的设计由传统的强度控制设计逐渐转变为以变形控制设计为主
。
小应变理论是解决准确预测土体变形难题的重要突破口，小应变范围内刚度的变化规律对于准确描述土体的变形特性方面具有重要意义
。
[0003]当前饱和土小应变刚度测试方法的发展较为完善，相关试验周期较短，采用弯曲元或共振柱设备即可准确的测得，试验设备较为成熟
。
此外，当前大量的小应变刚度预测模型也是基于饱和土试验数据提出的
。
[0004]但是，随着非饱和土理论在工程中的逐渐应用，以及当前工程精细化设计和施工的严格要求，非饱和土小应变刚度的准确测试和其演化规律的定量描述得到了广泛的关注，但与此同时非饱和土试验高昂的经济和时间成本也限制了其在实际工程中的应用范围
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种非饱和土小应变刚度预测方法
。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种非饱和土小应变刚度预测方法，其特征在于，包括：
[0007]获取粘土试样的饱和土最大小应变剪切模量
G
max
(0,p')、
无围压影响下的梯度系数和衰减系数
A
G
；
[0008]根据非饱和土最大小应变剪切模量预测模型，预测非饱和土的最大小应变剪切模量；
[0009]所述非饱和土最大小应变剪切模量预测模型，包括：
[0010][0011]上式中，为基质吸力为
ψ
，净平均应力为时非饱和土的最大小应变剪切模量；为无围压影响下的梯度系数；
A
G
为衰减系数；
G
max
(0,p')
为饱和土平均有效正应力为
p
’
时的最大小应变剪切模量
。
[0012]通过上述技术手段，通过构建非饱和土小应变刚度与基质吸力
、
净平均应力和饱
和土小应变刚度等之间的关系，实现基于饱和土试验数据的非饱和土小应变刚度预测
。
[0013]在一些实施例中，所述获取粘土试样的饱和土最大小应变剪切模量
G
max
(0,p')
，包括：
[0014]根据需要进行预测的非饱和土的净平均应力，确定试验用饱和土的平均有效正应力；
[0015]按照所确定平均有效正应力的应力路径对饱和的粘土试样进行弯曲元或共振柱试验，获取各应力状态下粘土试样的最大小应变剪切模量
G
max
(0,p')。
[0016]在一些实施例中，所述获取粘土试样的无围压影响下的梯度系数包括：
[0017]在无围压条件下对粘土试样在多个不同基质吸力的最大小应变剪切模量进行弯曲元或共振柱测试，获取无围压影响下的梯度系数
[0018]在一些实施例中，所述获取粘土试样的无围压影响下的梯度系数包括：
[0019]所述梯度系数在
0.02
～
0.03kPa
‑1的范围内进行选取
。
[0020]在一些实施例中，所述获取粘土试样的衰减系数
A
G
，包括：
[0021]通过对试样土样进行不同围压和基质吸力下的弯曲元或共振柱试验，获取衰减系数
A
G
。
[0022]在一些实施例中，所述获取粘土试样的衰减系数
A
G
，包括：
[0023]所述衰减系数
A
G
参考非饱和土巴塞罗那模型中的参数
β
A
进行选取
。
[0024]采用
Fredlund
‑
Xing
模型对土水特征曲线进行描述
。
[0025]所述非饱和土最大小应变剪切模量预测模型，包括：
[0026][0027]上式中，为基质吸力为
ψ
，净平均应力为时非饱和土的最大小应变剪切模量；为无围压影响下的梯度系数；
A
G
为衰减系数；
G
max
(0,p')
为饱和土平均有效正应力为
p
’
时的最大小应变剪切模量
。
[0028]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过基于非饱和土小应变剪切模量与基质吸力
、
净平均应力和饱和土小应变剪切模量之间的关系，构建非饱和土最大小应变剪切模量预测模型，实现基于饱和土试验数据准确预测非饱和土小应变剪切模量
。
[0029]本专利技术通过非饱和土最大小应变剪切模量预测模型，提供一种可靠
、
简便的非饱和土小应变刚度预测方法，降低了进行大量非饱和土小应变刚度测试的试验成本
。
[0030]本专利技术的方法具有广泛的适用性，可推广至多种不同种类的粘土，有利于推动非饱和土小应变理论在工程中的应用
。
附图说明
[0031]图1为实施例中所测得的粘土试样的土水特征曲线图
。
[0032]图2为实施例中非饱和土小应变刚度实测值与预测值对比图
。
具体实施方式
[0033]本实施例为一种非饱和土小应变刚度预测方法，具体包括以下步骤：
[0034]S1、
获取粘土试样的饱和土最大小应变剪切模量
G
max
(0,p')、
无围压影响下的梯度系数和衰减系数
A
G
。
[0035]本例中选取取自河南南阳的粘土作为粘土试样，并将粘土试样磨碎筛选备用
。
[0036]根据需要进行预测的非饱和土的净平均应力，确定饱和土的平均有效正应力，此处净平均应力和平均有效正应力
p
’
的数值相等
。
本例中需要进行预测的非饱和土的净平均应力包括
1、50、100、150、200、300、400、500、600kPa
，故饱和土的平均有效正应力同样包括
1、50、100、150、200、300、400、500、600kPa。
[0037]按照平均有效正应力为
1、50、100、150、200、300、400、500、600kPa
的应力路径对饱和粘土试样进行弯曲元试验，测得各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种非饱和土小应变刚度预测方法，其特征在于，包括：获取粘土试样的饱和土最大小应变剪切模量
G
max
(0,p')、
无围压影响下的梯度系数和衰减系数
A
G
；根据所预测非饱和土的含水率，通过土水特征曲线查找该含水率下对应的基质吸力
ψ
；根据非饱和土最大小应变剪切模量预测模型，预测非饱和土的最大小应变剪切模量；所述非饱和土最大小应变剪切模量预测模型，包括：上式中，为基质吸力为
ψ
，净平均应力为时非饱和土的最大小应变剪切模量；为无围压影响下的梯度系数；
A
G
为衰减系数；
G
max
(0,p')
为饱和土平均有效正应力为
p
’
时的最大小应变剪切模量
。2.
根据权利要求1所述的非饱和土小应变刚度预测方法，其特征在于，所述获取粘土试样的饱和土最大小应变剪切模量
G
max
(0,p')
，包括：根据需要进行预测的非饱和土的净平均应力，确定试验用饱和土的平均有效正应力；按照所确定平均有效正应力的应力路径对饱和的粘土试样进行弯曲元或共振柱试验，获取各应力状态下粘土试样的最大小应变剪切模量
G
max
(0,p')。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：王方同，郑硕，谢伟，倪卫达，单治钢，沈侃敏，许小路，赵留园，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：