[发明专利]一种冻土的高精度直线应力路径试验方法

摘要

本发明公开了一种冻土的高精度直线应力路径试验方法，其包括如下步骤：(1)试样横截面积修正时不计体积应变，进行近似直线应力路径试验；(2)依据步骤(1)试验结果，计算试验过程中实际体积应变，以此修正试样横截面积，得到实际应力路径斜率k′。本发明方法可以实现任意斜率的直线应力路径，填补了冻土中难以开展复杂应力路径试验的空缺；计算轴向应力时应用修正的试样横截面积，计入了体积应变，在修正试样横截面积时，采用的是上一次试验的轴向应变ε1与横截面积A的关系来进行修正，克服了当前加载时不能考虑体积应变的难题；本发明是在现有的冻土三轴仪上开发新应力路径试验方法，没有增加附加设备，大大提高了现有试验装置的使用效率等。

主权项

1.一种冻土的高精度直线应力路径试验方法，其特征在于：其包括如下步骤：(1)试样横截面积修正时不计体积应变，进行近似直线应力路径试验；(2)依据步骤(1)试验结果，计算试验过程中实际体积应变，以此修正试样横截面积，得到实际应力路径斜率k′；(1)试样横截面积修正时不计体积应变，进行近似直线应力路径试验：步骤一，制作冻土试样；步骤二，将冻土试样放入冻土三轴仪的压力室，将压力室温度保持在目标试验温度；步骤三，施加围压至应力路径的起点；步骤四，设定目标应力路径斜率k，设定每步围压增量Δσ3；步骤五，根据轴向应变ε1一般远大于体积应变εv的事实，设定每一步轴向应变增量不大于0.1％，首先不计体积应变对试样横截面积的修正，用A′＝A0/(1‑ε1)代替A＝A0(1‑εv)/(1‑ε1)来计算冻土试样的近似横截面积A′；其中：A0为冻土试样原始横截面积，εv为体积应变，ε1为轴向应变；步骤六，根据步骤(1)中步骤四和步骤五，用计算设定每一步轴力增量然后，进行近似k斜率的直线应力路径试验；(2)依据步骤(1)试验结果，计算试验过程中实际体积应变，以此修正试样横截面积，得到实际应力路径斜率k′：步骤一，步骤(1)试验结束后，测得步骤(1)试验过程中的Zd和Cd，利用(1‑1)式计算试验过程中体积应变εv，其中，Zd和Z0分别为三轴仪轴向加压柱塞的当前位置和初始位置；V0为试验开始时冻土试样原始体积，Sh为围压加载系统活塞的横截面积，Cd为试验中围压加载活塞的当前位置，C0为试验开始时围压加载活塞的初始位置；步骤二，将计算得到的每一步体积应变εv和步骤(1)试验中的ε1代入A＝A0(1‑εv)/(1‑ε1)中，计算得到每一步试样真实横截面积A；步骤三，根据步骤(2)中步骤二得到的每一步试样真实横截面积A和步骤(1)试验中的每一步实际轴力增量计算每一步真实轴向应力增量Δσ1＝ΔF/A；步骤四，利用步骤(2)中步骤三计算所得每一步真实轴向应力增量Δσ1和预设的每一步围压增量Δσ3，依据(1‑2)式计算得到实际应力路径斜率k′，如果计算出来的实际应力路径斜率k′值与设定目标应力路径斜率k值的相对误差在试验允许精度范围内，则步骤(1)中的试验可作为满足精度k斜率直线应力路径试验。