[发明专利]一种用拟合曲线描述裂隙率发展规律的方法

说明书

一种用拟合曲线描述裂隙率发展规律的方法，包括以下步骤：A、在固定温度、湿度下，以试样饱和状态作为初始状态，每隔一段时间测量试样的含水率和裂隙率；B、计算有效饱和度；C、以裂隙率为纵轴，有效饱和度为横轴，绘制裂隙率与有效饱和度的散点图；D、对于土体饱和状态裂隙率不为零的试样，根据拟合函数对散点图进行拟合；对于土体饱和状态裂隙率为零的试样，根据拟合函数对散点图进行拟合；E、根据拟合曲线得到该试样裂隙发展的裂隙率参数：CR_max、a和b。

技术领域

本发明属于膨胀土强度及边坡安全稳定性预测领域，具体涉及一种用拟合曲线描述裂隙率发展规律的方法。

背景技术

膨胀土是自然地质形成过程中产生的一种具有多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的特殊黏性土。建设于典型膨胀土地区的公路“逢堑必滑，有堤必坍”的特点表明膨胀土边坡复杂性与长期危害性。膨胀土的裂隙性与边坡稳定关系密切，主要体现于经受长期环境作用后，因裂隙发育导致强度衰减，进而引发边坡失稳。近年来，在道路、铁路等交通、水利水资源工程建设中，膨胀土边坡稳定性问题日益突出。因此，研究膨胀土裂隙发展规律已经成为岩土工程界所关注的重要课题。

关于裂隙的研究，一种方法是记录裂隙发展过程，如采用CT机扫描方法，采用激光扫描仪记录裂隙发展过程；还有用光栅串埋入饱和膨胀土试样中，量测了土体干缩开裂过程中应变分布及变化规律，从而分析了膨胀土失水开裂的关系，但对裂隙的发生机理仍有不同说法。最多是认为含水率变化引起的，也有认为含水率梯度、土颗粒间-气-液界面张力的变化引发收缩开裂。唐朝生等根据土体脱湿过程中的裂隙发育情况和含水率变化，提出基质吸力(毛细水作用力)是产生裂隙的原因，并建立了土体龟裂概念模型。

综上，多数裂隙试验证实了裂隙与含水率变化或含水率梯度相关，但缺少反映裂隙开展历史的参数，就无法评判裂隙开展对试样强度、边坡长期稳定性预测的影响。

发明内容

为解决现有技术中根据含水率推断裂隙率发展趋势不准确的问题，本发明提供一种用拟合曲线描述裂隙率发展规律的方法。

本发明采用的方案如下：

一种用拟合曲线描述裂隙率发展规律的方法，包括以下步骤：

A、在固定温度、湿度下，以试样土体饱和状态作为初始状态，每隔一段时间测量试样的含水率和裂隙率；

B、根据计算有效饱和度，其中S_e为有效饱和度，w为测量得到的含水率，w_s为该试样的缩限含水率，w_sat为该试样在饱和状态时的含水率；

C、以裂隙率为纵轴，有效饱和度为横轴，绘制裂隙率与有效饱和度的散点图；

D、对于土体饱和状态裂隙率不为零的试样，根据拟合函数对散点图进行拟合；对于土体饱和状态裂隙率为零的试样，根据拟合函数对散点图进行拟合，其中CR为试样裂隙率，CR_max为试样最大裂隙率，a为斜率参数，b为起点参数，拟合时先给出CR_max、a和b的预设值，之后进行迭代计算拟合得到拟合曲线；

E、根据拟合曲线得到该试样裂隙发展的裂隙率参数：CR_max、a和b。

进一步地，步骤D预设裂隙最大值CR_max＝12、斜率参数a＝1，起点参数b＝1。

进一步地，步骤D使用Origin8软件进行拟合，得到CR_max、a和b的合理值。

进一步地，步骤D对于土体饱和状态裂隙率不为零的试样得到的拟合曲线中，有效饱和度S_e为零时，即干土条件，裂隙率最大，CR＝CR_max；有效饱和度Se为1时，即饱和土条件，裂隙率最小，