[发明专利]三轴不排水试验中橡皮膜嵌入引起孔压变化的校正方法

说明书

本发明公开了一种三轴不排水试验中橡皮膜嵌入引起孔压变化的校正方法，包括：将整套系统及试样准备好，进行试样周围的注水以及内部试样料的饱和试验，开启围压加载系统，加载到所要设定的围压；根据上部轴向加载杆进行加载到试样要求的轴向应变；则此时孔压上升，周边橡皮膜被推出试样孔隙，橡皮膜想外推出过程中，相应的可伸缩位移计会记录测量值，并导入计算机计算；根据计算，随实时对试样内部进行注水与抽水，因嵌入量突变时孔压的消耗进行校正。该方法操作简单，使用方便，能够较好的实现校正目的，消除橡皮膜嵌入量引起的不利影响。

技术领域

本发明涉及岩土工程测试领域，具体涉及一种三轴固结不排水试验中橡皮膜嵌入引起的孔压变化校正方法。

背景技术

粗粒(砂)土的强度参数试验包括排水与不排水强度，其力学参数通常采取常规三轴排水试验与不排水试验获取。在三轴试验中，通过在试样周围套入橡皮膜，试样形成不透水的界面，有助于在测试过程中施加边界应力并控制排水条件。在试验中，由于试样周边的粗粒土不平整，在侧向压力作用下，橡皮膜嵌入到颗粒间的孔隙中，导致测量结果高估试样的体变(图1a)；而在固结不排水试验中，由于排水阀门关闭，试样在轴向应力加载作用下孔压增加，会使得橡皮膜被推出周围孔隙而消耗一部分孔压(孔隙水压力)，使的孔隙水压力减小，土体实际有效应力增加，形成了类似于排水试验而产生额外体积变化的情况 (图1b)，这与不排水试验中不产生体变的假定相违背，而这些因素将影响孔隙水压力值和强度参数的准确性。

粗粒土的常规三轴试验中因橡皮膜的嵌入量会使得测量的结果失真，其中包括两种情况：

(1)固结排水试验中，实际的排水体积包括

ΔV_T(σ₃)＝ΔV_s(σ₃)+ΔV_m(σ₃)

其中σ₃为围压，ΔV_T(σ₃)为特定围压下的总排水量，ΔV_s(σ₃)为特定围压下试样的体变量，ΔV_m(σ₃)为特定围压下橡皮膜的嵌入量。

(2)固结不排水试验中，因为体变控制阀门关闭，室内试验会假定试样不产生体积变化，试样在施加围压的作用下，会产生孔隙水压力，根据太沙基有效应力原理，则实际土体受到的总应力包括两个部分σ(总应力)＝σ′(有效应力)+u_P(孔隙水压力)，室内不排水试验在进行计算时，会取有效应力的值σ′来确定土体的变形参数。但在固结不排水试验中，因为孔隙水压力的作用，橡皮膜被推出孔隙，而这部分孔隙水压力u_P1的变化往往被室内试验人员忽略，则实际有效应力σ′＝σ-(u_P-u_P1)，忽略这部分孔隙水压力的影响,则产生的孔隙水压力小于真正不排水试验时的孔隙水压力。因此，橡皮膜被推出的这部分嵌入量- ΔV_m(σ₃)而消耗的孔压对土的不排水强度影响需要进行校正，以获得真正的不排水强度。通过对试样内部注水与抽水的方法可有效解决这一部分孔压消耗的影响，而现有的设备中没有考虑这部分因素，无法进行该步骤的校正。

现有技术中，张丙印等，水利水电技术，第34卷，2003年第2期，公开了一种粗粒料大型三轴试验中橡皮膜嵌入量对体变的影响及校正；但该论文是假定试样各向同性计算，即等向固结试验中土骨架的体积变化为

ΔV_s＝3ε₁V₀ (1)

橡皮膜的嵌入体积

ΔV_m＝ΔV-3ε₁V₀ (2)