[发明专利]一种弹性土的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及土力学研究领域，特别涉及一种弹性土的制备方法，用于土力学相关科研实验。

背景技术

土木工程专业是实践性很强的专业。岩土工程作为土木工程领域一个重要的分支，其研究成果对生产实践的可行性、安全性具有极其重要的意义甚至是决定性因素。现如今，越来越多的工程安全事故都归因于人们对土的性质的研究不够透彻。土是一种固体、液体、气体三相并存且结构复杂的材料，单纯的理论研究无法精准的说明其各种性质。尤其是涉及到土的力学性质、固结性质等方面的研究，科研实验显得尤为重要。科研实验与理论研究的关系主要体现在以下两个方面：一方面，实验可以给理论研究提供正确的方向；另一方面，理论研究成果也需要一定的实验加以证明。

现今的土力学理论研究方面，其中很多成果，例如对土的固结性质的研究、对土压力的研究，都对土作了弹性假设，即假设土的应力——应变关系复符合胡克定律，将土视为弹性体。这种假设大大简化了理论研究的复杂性，让理论研究具有可行性。在此假设前提下的理论研究成果也是更进一步研究的前提，具有重要意义。且对于要求不高的工程，可直接用这些成果进行设计计算。但天然土体并不是弹性体。事实上，当土体未发生塑性变形时，其应力-应变关系更加符合粘弹性体的特征；当土体发生塑性变形时，更加符合黏弹塑性体的特征。由于天然土的这种特性，科研人员无法利用天然土体进行实验，去验证建立在弹性假设前提下的相关理论研究成果。一部分科研人员直接利用天然土体进行实验，但实验结果与理论成果相差较大，实验与理论无法相互验证。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹性土的制备方法，从而克服进行土力学相关实验时，造成实验结果与理论相差较大的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种弹性土的制备方法，包括以下步骤：

(1)取黏土土样，测定黏性土样的先期固结压力p_c；

(2)对黏土土样进行饱和处理；

(3)将饱和后的黏土置于侧限容器中，对黏土进行分级加载，每级加载后静置，使土样变形稳定，期间持续测定土体压缩量S，计算土体应变ε，并绘制黏土的应力-应变关系曲线；

(4)分级卸载，直到将荷载全部卸去，每级卸载后静置，使土体变形稳定，期间持续测定土体回弹量S，计算土体应变ε，并绘制黏土的应力-应变关系曲线；

(5)重复步骤(3)和步骤(4)，直到黏土的应力-应变关系曲线中再加载曲线近似一条直线时，得到弹性土。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(2)中饱和处理为用抽气饱和法对黏土进行饱和处理。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(2)中饱和处理，使黏土的饱和度大于95％。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(3)中分级加载，每级加载量不大于p_c。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(4)中分级卸载，所述步骤(4)中分级卸载，分级卸载次序每次的卸载量为分级加载次序的反序的加载量。

举例为，假设分级加载时的次序是每次加载量20、40、60，则分级卸载时的次序每次卸载的顺序则是60、40、20。假设分级加载时的次序是每次加载量分别为60、40、20，则分级卸载时的次序每次卸载的顺序则是20、40、60。即分级卸载次序每次的卸载量为分级加载次序的反序的加载量。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(3)中每级加载后需静置20-30个小时；所述步骤(4)中每级卸载后需静置20-30个小时。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(5)中，每次重复加载时的总加载量小于前一次加载时的总加载量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明弹性土的制备方法，对天然黏土进行反复加卸载之后，其应力—应变关系表现出弹性体的应力—应变关系。即制备得到的弹性土的应力-应变关系符合胡克定律。使用本发明制备得到的弹性土用于土力学理论研究，可使得实验结果和理论成功相符，得到较为准确的实验结构，即实验与理论得到相互验证，提高实验的准确性。

附图说明

图1是侧限条件下黏土的应力-应变关系曲线。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。