[发明专利]一种现场压实土石混合料前期固结应力确定方法

说明书

本发明公开了一种现场压实土石混合料前期固结应力确定方法，涉及技术领域，具体为一种现场压实土石混合料前期固结应力确定方法，包括以下步骤：S1、在现场碾压结束后的土石混合料地基上取3个点开展载荷试验，获取加载‑沉降p‑s曲线的数据；S2、在现场压实后的土石混合料地基上开展密度坑试验，确定压实土石混合料的初始孔隙比esubgt;0/subgt;。本发明避免了现场压实土石混合料取样扰动大的问题，获取的前期固结应力能够真实反应现场压实状态；利用多点试验结果，建立目标函数，利用优化算法自动搜索确定前期固结应力，避免了传统方法中人为因素的影响，确保反演结果的准确性和合理性。

技术领域

本发明涉及土石混合料前期固结应力确定技术领域，具体为一种现场压实土石混合料前期固结应力确定方法。

背景技术

近年来，我国抽水蓄能电站建设进入了高速发展阶段，为实现电站内部的土方平衡，不少电站的上水库库盆填筑料均采用下水库的土石混合开挖料，如何控制上水库库盆变形是确保库盆防渗系统安全运行的关键问题。目前，针对工程性质差的土石混合料，工程中通常采用薄层重碾+激振的碾压措施，这使得现场压实后的土石混合料处于超固结状态，即存在前期固结应力。因此，确定现场压实土石混合料的前期固结应力对于准确预测库盆沉降，提出库盆变形协调控制方案十分重要。Casagrande法是国际上应用最广泛的确定土前期固结应力的方法，但该方法不适用于土石混合材料，且该方法需要取样到实验室进行测试，在取样和运输过程中不可避免会对试验产生扰动，同时该方法的一个较大局限性是受人为和比例因素影响显著。因此，采用Casagrande法获取现场压实土石混合料的前期固结应力是无法实施的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种现场压实土石混合料前期固结应力确定方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种现场压实土石混合料前期固结应力确定方法，包括以下步骤：

S1、在现场碾压结束后的土石混合料地基上取3个点开展载荷试验，获取加载-沉降p-s曲线的数据；

S2、在现场压实后的土石混合料地基上开展密度坑试验，确定压实土石混合料的初始孔隙比e₀；

S3、根据现场压实土石混合料的初始孔隙比制备试样，开展室内大型固结压缩试验，获取孔隙比与竖向荷载对数的e-lnp曲线数据，确定压缩指数λ和回弹指数κ；

S4、根据现场压实土石混合料的初始孔隙比制备试样，开展室内大型三轴压缩试验，确定临界状态应力比M和峰值应力比M_f；

S5、基于修正剑桥模型，建立土石混合料的屈服函数；

S6、将修正剑桥模型作为参考屈服面；

S7、将试验确定的初始孔隙比e₀，压缩指数λ、回弹指数κ，临界状态应力比M和峰值应力比M_f代入土石混合料的屈服函数，以参考屈服面作为弹塑性加载判别准则，推导其应力-应变关系矩阵；

S8、将土石混合料的应力-应变关系矩阵集成到有限元程序，建立载荷试验的三维模拟，基于以下公式建立目标函数，采用粒子群算法对现场压实土石混合料的前期固结应力进行反演分析，反演得到的前期固结应力能够真实反映现场碾压效果。

可选的，所述步骤S5中的屈服函数：

其中，p为平均应力；q为偏应力；p₀为初始平均应力；为塑性应变增量；H为硬化参数，为临界状态应力比M、峰值应力比M_f以及塑性应变增量的函数。