一种混合砂的真三轴排水剪切试验研究.pdf

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1、广东建材2012年第4期材料研究与应用一种混合砂的真三轴排水剪切试验研究孙汉芳杨雪强燕全会(广东工业大学土木与交通工程学院)摘要：通过对混合砂进行不同中主应力系数下的真三轴排水剪切试验，分析砂土在排水状态的应力与应变、强度与变形特性，并研究偏应力、体应变、应力比，有效主应力比值随中主应力系数的变化规律。关键词：砂土；真三轴；排水剪切；中主应力系数1引言由于土力学性质的复杂性，土层分布的随机性，土工问题中条件的多变性，实验、测试和经验的积累成了解决其问题的最基本手段。其中，常规三轴试验一直作为研究土体性质及其指标的主要实验手段

2、。然而，常规一■三轴实验不能模拟土体复杂的三维受力状态，其实验结图1真三轴(GCTS)4~器图2真三轴压力室果亦无法准确说明土体在实际情况下的受力特性。为此试验土料用福建标准砂进行重新配比而成，根据土出现了真三轴仪，真三轴仪器可以独立的施加3个主应工实验方法进行实验，试样相对密度Dr=52％，为中密砂。力方向，分析中主应力对土体的强度的影响，可以更加通过测定，该砂的比重为G=2．643，颗粒尺寸为d5o=准确的模拟土体实际的受力特性。1．14mm，不均匀系数为C=5．79，最小于密度p=1．58g，本文就一种混合砂进行了不同

3、围压、不同中主应力最大干密度p=1．69，其中土样的颗粒级配表如表1系数下的排水剪切试验，研究标准砂在不同中主应力系所示：数下的变形与强度特性，并在此基础上分析偏应力、孔表1砂样颗粒级配隙水压力、应力比、有效主应力比值等随中主应力系数砂样颗粒组成>2mm2～lmm1～0．5mm

4、，冷却后采用分层湿捣法将一种刚柔复合型加载真三轴仪，由主机、伺服加载系统试样制成直径为125mm50mm50mm的长方体。和计算机自动控制系统三部分构成。主机的压力室呈立(2)采用GCTS仪器的反压饱和系统，并通过设置方体，试样位于上下助动器和左右加载助动器中央。上GCTS—CAT软件中的反压饱和程序，来进行反压饱和，并下左右方向为刚性板加载，采用伺服控制液压加载器加使孔隙水压力系数B值到达0．95以上，结束饱和程压，四块刚性板之间相互滑动，围压加载所用介质为水。序。仪器采用电液伺服压力／体积控制器加压，可加载的最(3)固结

5、，密封压力室之后，施加围压，使试样进行排大主应力5MPa，中主应力5MPa，最小主应力2MPa。伺服水固结。液压加载系统能够控制三向独立加载，同时，利用主机(4)剪切，固结完毕之后，通过GCTS—CAT软件设置相内部的计算机系统实现数据的自动控制与采集。SPAx一应的程序进行剪切试验。2000真三轴仪器如图l、2所示。2．4试验方案及应力路径2．2试验土料及其物性指标在固结压力=lOOkpa下，取不同的中主应力系数b一15材料研究与应用广东建材2012年第4期进行等向固结排水剪切试验，b分别为由图5可以看出，砂样排水剪切初始

6、阶段，出现剪0，0．25，0．5，0．75，l。中主应力系数的表达式为：缩，达到相变点后进入剪胀阶段。但是随着剪切的进行，b_-![!(式1)大主应变的增大，体应变变小并逐渐变为负值，原因为O1—03随着剪切的进行砂样剪胀加剧。当砂样剪切到较大应变对(1)式移项得：即接近破坏时，体应变会趋向于同一数值，并保持不变。b(0l一03)=02-0l(式2)孔隙水压力基本呈现先增大后降低的趋势。在0b兰保持o不变，同时增加o、o，并保持b不变为0．5范围内，随着中主应力系数b值的增大，砂土的剪常数，对式(2)两端求导可得：胀性越来越

7、明显；在0．5

8、生短暂的剪缩，随后便进入剪胀。图3试样加栽示意图嚣：3试验结果以及分析在固结压力Po=lOOkpa下，不同值试验的应力应变规律分析如下：：O5。l∞1球50应力2O0z5。3。。两。p／kP6其中q===．、／(。一。。)+(。。一o。)+(。。一。1)为偏应图6不同b值下偏应力q与球应力