[发明专利]一种恢复原型状态和强度的黏土模型地基制备方法

权利要求书

1.一种恢复原型状态和强度的黏土模型地基制备方法，其特征在于：方法包括以下步骤：

S1：确定原型地基的总厚度h^p和模型地基的总厚度h^m，并将原型地基的土体和模型地基的土体进行分层，得到原型地基每一层土体和模型地基对应相同层土体，其中，m代表模型地基，p代表原型地基；

S2：对原型地基每一层土体进行原位十字板剪切试验，得到原型地基每一层土体中部的不排水抗剪强度

S3：控制模型地基每一层土体的不排水抗剪强度与原型地基对应相同层土体中部的不排水抗剪强度相等，通过原型地基每一层土体中部的不排水抗剪强度与超固结比之间的关系计算得到原型地基每一层土体的超固结比，并作为模型地基对应相同层土体的超固结比，然后计算原型地基每一层土体中部的状态参数和模型地基每一层土体的平均有效固结压应力；

S4：确定原型地基每一层土体在e-lnp半对数坐标系下的压缩固结线斜率λ和卸载回弹线斜率κ，将原型地基每一层土体中部的状态参数和模型地基每一层土体的平均有效固结压应力绘制在e-lnp坐标系中，并通过卸载回弹斜率和压缩固结线斜率反推得到模型地基每一层土体的初始孔隙比

S5：根据模型地基每一层土体的初始泥浆状态和模型地基每一层土体的固结压应力进行模型地基分层制备，并在模型地基分层制备间隙埋置传感器。

2.根据权利要求1所述的恢复原型状态和强度的黏土模型地基制备方法，其特征在于：

所述步骤S1中，将原型地基土体和模型地基土体进行分层，具体步骤如下：

将原型地基与模型地基均划分为n层，得到原型地基每一层土体和模型地基对应相同层土体，根据原型地基的总厚度和模型箱尺寸确定模型地基每一层厚度与原型地基对应相同层厚度的几何相似比为λ；原型地基每一层土体的厚度为模型地基对应相同层土体的厚度缩小λ倍为其中，k＝1,2……n，k表示自上而下的土体分层序号，n表示分层的总层数。

3.根据权利要求1所述的恢复原型状态和强度的黏土模型地基制备方法，其特征在于：

所述步骤S3中，原型地基每一层土体中部的状态参数为为原型地基每一层土体中部的孔隙比；为原型地基每一层土体中部的平均有效自重压应力；原型地基每一层土体中部的状态参数、模型地基每一层土体的平均有效固结压应力的确定包括以下步骤：

S31：对原型地基每一层土体进行室内基本物性测试试验，获得原型地基每一层土体的比重和浮密度；

S32：采用以下公式获得原型地基每一层土体中部的有效自重压应力：

式中，k表示自上而下的土体分层序号，k＝1,2……n；为原型地基第j层土体的浮密度；g为当地重力加速度；为原型地基第k层土体的厚度；j表示第k层土体的遍历序号，j从0开始；表示原型地基第k层土体中部的有效自重压应力；代表原型地基第j层土体的厚度，代表原型地基第k层土体的浮密度；

S33：采用以下公式计算原型地基每一层土体中部的孔隙比：

式中，为原型地基第k层土体中部的孔隙比；为原型地基第k层土体的浮密度；ρ_w为水的密度；d_sk为原型地基第k层土体的比重；

S34：采用以下公式获得原型地基各层土体中部的超固结比

式中，表示试验泥浆土体正常压缩固结时的归一化不排水抗剪强度，NC代表正常固结；表示原型地基第k层土体的不排水抗剪强度，表示原型地基第k层土体的有效自重压应力；B为待定参数；

S35：控制模型地基各层土体的超固结比与对应的原型地基各层土体的超固结比相等，然后，采用以下公式计算模型地基各层土体的有效固结压应力：

式中，代表模型地基各层土体的超固结比；代表原型地基第k层土体的有效自重压应力；代表模型地基第k层土体的有效固结压应力；

S36：通过以下公式分别计算原型地基各层土体中部的平均有效自重压应力和模型地基各层土体的平均有效固结压应力：

式中，为原型地基第k层土体中部的平均有效自重应力；为模型地基第k层土体的平均有效固结压应力；K₀为原型地基土体的静止土压力系数；为原型地基第k层土体中部的有效自重压应力；为模型地基第k层土体的有效固结压应力。