[发明专利]一种静止土压力系数测定方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种土工试验的系数测定方法及装置，特别是一种静止土压力系数测定方法及装置。

背景技术

静止土压力系数是在保证土样侧向变形为零的前提下获得的径向压力与轴向压力比值，通常用                                               表示。因此，有效的控制土样径向变形同时准确获取土样所受到的径向应力就成为影响静止土压力系数测定成败的关键。目前 根据土样径向变形控制方式可将静止土压力系数室内测定方法分为两大类：①刚性压力室，柔性侧限条件或径向变形传感器约束。传压介质用无气水或油，均假设液体不可压缩。②刚性压力室，刚性侧限条件。高压条件下实际液体是可以压缩的，方法①在常压条件中具有很好的适用性，但是伴随固结应力不断增加，压力室中液体会被压缩，土样会发生膨胀变形，使得实测静止土压力系数偏小。而基于径向变形传感器约束的方法只能控制土样中间位置变形，不能严格保证土样垂直方向径向变形均能满足侧限条件。方法②中刚性侧限条件通常采用点传感器测量径向压力，一方面径向应力测量存在误差，另一方面土样与压力室侧壁之间存在摩擦，土样大小主应力方向发生偏转，使得实测静止土压力系数的可靠性受到质疑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单，能够方便获取静止土压力系数的方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

（1）、将土样安放于底座上，保证活塞与土样上表面紧密接触；

（2）、将压力室安放在底座上，打开排气孔，并通过进出液孔向压力室内注满无气液体；

（3）、关闭排气孔，并将压力室上进出液通道与液压传感器连接；

（4）、伺服控制活塞不动，逐级增加压力室内液体压力，实时观测并采集土样轴向应力，得到~关系曲线；

（5）、拟合~关系曲线斜率，斜率值则为，根据关系，获取土样静止土压力系数为。

所述的压力室包括：压力室、底座、活塞、排水孔、排气孔、进出液孔和液压传感器；在压力室的底部连接有底座，在压力室内底座的中间位置有一凸出座，在凸出座上有土样，在土样上有活塞伸出压力室，在凸出座有贯通的排水孔；在底座上有贯通的进出液孔，在进出液孔上连接有液压传感器，在压力室的上端有排气孔。

有益效果，由于采用了上述方案，在三轴压力室中对圆柱土样进行轴向变形约束径向加荷试验，获得土样轴向应力与径向应力之间的比值；根据二维渐进状态准则以及起动摩擦角与静止土压力系数之间关系，分别计算轴向变形约束径向加荷试验中轴向用力与径向应力比值和径向变形约束轴向加荷试验中径向应力与轴向应力比值，二者满足，则径向变形约束轴向加荷试验中静止土压力系数，从而建立一种间接获取静止土压力系数的方法。

优点：

1.土样高度可以逐级变化调节，在不改变径向变形约束精度条件下可有效的缩短固结时间，提高试验效率。

2.试验压力范围大大拓展，可以进行固结围压小于800kPa的常压试验，也可进行固结围压高于10MPa的高压试验。

3、在常规三轴压力室中，间接获得饱和土样静止土压力系数，并提高静止土压力系数量测的准确性。

附图说明

图1为本发明静止土压力系数测定所使用的压力室总体结构剖面图。

图2为本发明的理论依据图。

图中：1、压力室；2、底座；3、活塞；4、排水孔；5、排气孔；6、进出液孔；7、土样；8、液压传感器；是土样有效摩擦角；是土样的启动摩擦角；是剪应力；是正应力。

具体实施方式

下面结合附图施例对本发明作进一步的描述：

实施例1：在图1中，静止土压力系数测定所使用的压力室包括：压力室1、底座2、活塞3、排水孔4、排气孔5、进出液孔6和液压传感器8；在压力室1的底部连接有底座2，在压力室内底座的中间位置有一凸出座，在凸出座上有土样7，在土样7上有活塞伸出压力室，在凸出座有贯通的排水孔；在底座上有贯通的进出液孔6，在进出液孔6上连接有液压传感器8，在压力室的上端有排气孔5。

本发明的静止土压力系数测定方法如下：

（1）、将土样7安放于底座2上，保证活塞3与土样7上表面紧密接触；

（2）、将压力室1安放在底座2上，打开排气孔5，并通过进出液孔6向压力室1内注满无气液体；

（3）、关闭排气孔5，并将压力室1上进出液通道6与液压传感器8连接；

（4）、伺服控制活塞3不动，逐级增加压力室1内液体压力，实时观测并采集土样7轴向应力，得到~关系曲线；