[发明专利]一种高精度的冻土等p试验方法

摘要

本发明公开了一种实现高精度冻土等p试验的方法,包括：(a)将冻土试样放入低温三轴仪压力室，在给定围压下固结；(b)先由轴向应变计算修正面积来设置每一级轴力，实现近似的等p试验，加载结束后计算体应变，根据轴向应变和体应变计算修正面积，得到实际的平均应力p；(c)考察步骤(b)中的p在精度允许范围内是否为常数，若是，则试验结束，否则用高精度函数拟合轴向应变ε₁与试样横截面积A的关系；(d)根据步骤(c)所得ε₁‑A的关系设置每一级轴力和围压进行等p试验，试验结束后计算真实的横截面积和p，若p在精度允许范围内可视作常数，该试验即为等p试验，否则根据新的ε₁‑A关系再进行等p试验，反复迭代，直到所得的p值可视作常数为止。

主权项

1.一种高精度的冻土等p试验方法，其特征在于：第一步：试验时将冻土试样放入低温三轴仪，将围压施加到试验目标值进行等p试验；等p试验通过控制平均应力增量Δp＝Δ(σ₁+2σ₃)＝0，也即Δσ₁＝‑2Δσ₃来实现，而实际加载过程中，围压增量Δσ₃可由围压加载系统直接控制，轴向加载系统只能控制轴力增量ΔF，轴向应力增量则需由Δσ₁＝ΔF/A来计算得到；随着轴向压缩变形的增加，冻土试样的横截面积A会不断增大，要准确计算每一级施加的ΔF就必须预先测算每一级加载时试样的横截面积A，横截面积A根据体积应变和轴向应变进行计算；这样就可以根据ΔF＝Δσ₁A＝‑2Δσ₃来计算每一级需施加的轴力；然而试验未完成时不能计算出体积应变ε_v,也就无法得到每一级加载时的A和ΔF,本发明提出一种类似于迭代法的方法来求取ΔF和A；第二步：根据ε₁远大于ε_v的事实，首先只用轴向应变来来计算每一级冻土试样的横截面积，从而由Δp＝ΔF/A+2Δσ₃＝0确定每一级的轴力增量△F及相应的围压增量Δσ₃来进行近似等p试验；试验过程中应将每一级的轴向应变增量ε₁取得足够小以保证每一级的A′变化不大，建议ε₁取值不大于0.05％；第三步:应用第二步中的试验成果计算体积应变ε_v，再由轴向应变和体积应变计算在第二步试验中试样真实的横截面积A，并由p＝(F/A+2σ₃)/3，计算出整个试验过程中的平均应力p；如果计算得到的p值在精度允许范围内可视作常数，则第二步中的试验即可作为精度足够的等p试验；若p的值在试验过程中变化较大不能视为常数，则可根据第二步的试验成果用高精度函数拟合出轴向应变ε₁和试样横截面积A的关系；第四步：根据第三步中得到的ε₁～A关系设置每一级的A，并由此设置每一级的ΔF、Δσ₃进行等p试验；试验结束后计算真实的A和p，如果p值的变化在精度允许范围内可以视作常数，则该试验就是等p试验；若不然，则根据新的ε₁～A关系再进行等p试验，反复迭代，直到p的值满足真正的等p试验条件为止。