[发明专利]一种测试土体弹性模量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程测试领域，具体的说是一种能测定土体弹性模量的测试方法。

背景技术

土体是一种弹塑性体，在外力作用下，土体发生变形，当外力卸去后，有一部分变形得到恢复，这一部分变形称为弹性变形，不能恢复的变形称为塑性变形。土体的弹性模量是指土体所受的应力与该应力条件下产生的弹性应变之比。弹性模量是采用弹塑性本构模型计算土体应力应变时必需的土的力学性质指标。土体的应力应变关系呈现为复杂的弹塑性本构关系，土体在荷载作用下产生的应变既有塑性的又有弹性的，当荷载超过土的屈服极限时，土体发生不稳定变形，只发生塑性应变。一般认为当荷载小于0.7(σ₁—σ₃)_f应力水平时，土体的变形是稳定的，此时，可通过在一定应力水平下的多次加压和卸压将土体的弹性应变和塑性应变分离出来。在加压和卸压过程中，加荷速率要快，如果加荷时间较长，土体将发生流变。随着加荷和卸荷次数的增加，滞回圈面积越来越小，土体的应变接近完全弹性应变，从而可由弹性模量的定义计算出其值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测定土体弹性模量的方法，该方法能够进行快速有效地加荷和卸荷，简便而快速的测定土体的弹性模量，并且测得的结果精度较高。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种测试土体弹性模量的方法，其特征在于，按以下步骤进行：

1)首先制备弹性模量仪，该弹性模量仪包括底座，底座的底部设有水压力室，该水压力室有加压进水口，底座上方设有周围水压力室，该周围水压力室同样有加压进水口；底座和周围水压力室所围成的空间用于放置土试样；土试样的上下表面分别设有上透水石和下透水石，加压盖放置在上透水石上，加压盖上留有排气阀，下透水石、土试样、上透水石和加压盖的周围由乳胶膜包覆；

2)将弹性模量仪的周围水压力室进水孔与周围的压力施加系统相连接，用以控制测定弹性模量时的周围应力σ₃；

3)测试前，将水压力室和周围水压力室注满纯水，并排除其中的气泡；

4)在制备好的原状土试样外贴上滤纸，土试样的顶部放置上透水石和加压盖，放在底座上的下透水石上，在土试样外套上乳胶膜，并在乳胶膜外表面涂抹硅脂(可使周围压力有效施加在土试样上)，将乳胶膜用皮筋扎紧固定于加压盖和底座的外侧；

5)打开加压盖上的排气阀，分级施加轴向应力和周围应力至测试所需值；

6)直到土试样每小时固结变形量不大于0.01mm时，固结完成，关闭加压盖上的排气阀；

7)按土试样破坏强度的三分之一应力水平分4级加荷和卸荷，加荷和卸荷时间间隔均为1min，每次加荷、卸荷1min时，记录土试样的轴向变形量；反复加、卸荷进行5次，根据最后一个滞回环土试样的弹性应变及应力计算出土试样的弹性模量。

本发明采用土体弹性模量仪进行测试，具有仪器简单、加荷速度快、灵敏度高、测试结果可靠等优点；能较准确地模拟土体的应力状态；采用杠杆式加荷方法，加荷速度快，土体不会发生流变；仪器操作简便，在较短的时间内完成多次回弹试验，测定的土的弹性模量具有较高的可靠性和精度。

附图说明

图1是本发明的测试土体弹性模量示意图；

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

具体实施方式

参见图1，本发明的测试土体弹性模量的方法，首先制备弹性模量仪，该弹性模量仪包括底座7，底座7的底部设有水压力室6，该水压力室6有加压进水口12，底座7上方设有周围水压力室2，该周围水压力室2同样有加压进水口11；底座7和周围水压力室2所围成的空间用于放置土试样4；

土试样4的上下表面分别设有上透水石1和下透水石5，加压盖9放置在上透水石1上，加压盖9上留有排气阀8，下透水石5、土试样4、上透水石1和加压盖9的周围由乳胶膜13包覆；乳胶膜13用橡皮筋10固定于底座7和加压盖9的外侧。

测试时，将弹性模量仪的周围水压力室2的进水孔11与周围压力施加系统相连接，用以控制测定弹性模量时的周围应力σ₃。周围水压力室2的水压力通过乳胶膜3施加到试样外侧。试样顶部的加压盖9上设有排气阀8。压力施加系统采用杠杆式加压系统施加轴向应力σ₁，根据加压等级计算杠杆加压配重。