[发明专利]一种基于直剪试验的压实土水平残余应力的估算方法

说明书

本发明公开了一种基于直剪试验的压实土水平残余应力的估算方法，S1、选取路基施工现场的填料，根据设计含水率和压实度制备直剪试样；S2、根据土工试验规程，分别进行垂直压力p＝100kPa、200kPa、300kPa、400kPa的直剪试验，并记录剪应力τ与剪切位移x的测试数据；S3、绘制垂直压力p＝100kPa、200kPa、300kPa、400kPa下的剪应力τ与剪切位移x之间的关系曲线；S4、根据相应垂直压力p下的剪应力τ与剪切位移x之间的关系曲线，得到黏聚力分量c(x)和内摩擦角分量的曲线；S5、根据黏聚力分量c(x)和内摩擦角分量的曲线，确定抗剪能力的黏聚力特征值c_m和内摩擦角特征值S6、根据黏聚力特征值c_m和内摩擦角特征值估算压实土水平残余应力

技术领域

本发明属于路基压实土水平残余应力估算的技术领域，具体涉及一种基于直剪试验的压实土水平残余应力的估算方法。

背景技术

岩土工程中，土体的残余应力问题广泛存在，例如在路基填筑的碾压过程、挡土墙后填土经机械碾压后都会产生残余应力。岩土体作为各向异性的非线性散粒体系，具有产生残余应力的充分条件，宏观上的不均匀塑性变形成为岩土颗粒材料出现残余应力的主要原因，具体来说，这是由于岩土材料受内摩擦特性和离散性影响，在卸载时局部应力释放受其它部分约束，所以在体系内部产生残余应力。诸多理论研究及工程案例表明，经压实后的土体会产生残余应力，该力会影响压实土的应力状态分析，从而影响工程结构的安全性和耐久性。

因此，如何测定或估算路基压实土的残余应力，是进行工程结构受力分析及优化设计的关键。常规的测试方法是通过室内试验进行研究，但这种方法需要设计相对复杂的试验装置，如果采用土压力盒作压力传感器，还会因土压力盒自身的刚度与周围土体不匹配，而改变土体的初始应力场，产生匹配误差等问题。实际工程中，则是在路基施工填筑前，将土压力盒传感器埋入待测点，但这种方法需耗费大量人力及物力成本，也会存在匹配误差。除此之外，土压力盒的输出值也易受温湿度、埋设条件等因素的影响。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种基于直剪试验的压实土水平残余应力的估算方法，以解决常规测试方法需要复杂的试验装置，以及实际工程中采用土压力盒传感器测试需耗费大量人力及物力成本，且存在匹配误差的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于直剪试验的压实土水平残余应力的估算方法，其包括：

S1、选取路基施工现场的填料，根据设计含水率和压实度制备直剪试样；

S2、根据土工试验规程，分别进行垂直压力p＝100kPa、200kPa、300kPa、400kPa的直剪试验，并记录剪应力τ与剪切位移x的测试数据；

S3、根据剪应力τ与剪切位移x的测试数据，绘制垂直压力p＝100kPa、200kPa、300kPa、400kPa下的剪应力τ与剪切位移x之间的关系曲线；

S4、根据相应垂直压力p下的剪应力τ与剪切位移x之间的关系曲线，得到反映抗剪强度的黏聚力分量c(x)和内摩擦角分量的曲线；

S5、根据黏聚力分量c(x)和内摩擦角分量的曲线，确定抗剪能力的黏聚力特征值c_m和内摩擦角特征值

S6、根据黏聚力特征值c_m和内摩擦角特征值估算压实土水平残余应力σ_r：

优选地，S3中绘制垂直压力p＝100kPa、200kPa、300kPa、400kPa下的剪应力τ与剪切位移x之间的关系曲线，包括：