解析新型真三轴仪的非饱和土试验研究

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1、５０西安理工大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２０１３）Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．１文章编号：１００６４７１０（２０１３）０１００５００７基于新型真三轴仪的非饱和土试验研究许萍，邵生俊，李佳坤（西安理工大学土木建筑工程学院，陕西西安７１００４８）摘要：基于西安理工大学研制和开发的真三轴仪，针对现有压力室密封性差以及试样的孔隙水压力、孔隙气压力、试验过程中液压囊加载侧向变形的准确控制和量测等缺陷，研发了一种轴向刚性加载、侧向柔性加载的真三轴仪压力室试样密封和侧向变形量测装置，实现了试样有效密封

2、，试样孔隙水、气压力和侧向变形的独立控制和量测。开展了非饱和重塑黄土在不同固结应力、不同中主应力比控制基质吸力条件下的真三轴试验，其结果验证了该技术具有良好的应用价值。关键词：真三轴仪；试样密封；孔隙水、气控制与量测；侧向变形量测；非饱和土试验中图分类号：ＴＵ４１文献标志码：ＡＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｆＵｎｓａｔｕｒａｔｅｄＳｏｉｌｂｙＴｒｕｅＴｒｉＡｘｉａｌＡｐｐａｒａｔｕｓＸＵＰｉｎｇ，ＳＨＡＯＳｈｅｎｇｊｕｎ，ＬＩＪｉａｋｕｎ（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｘｉ’ａ

3、ｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｒｕｅｔｒｉａｘｉａｌａｐｐａｒａｔｕｓｉｎＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｏｏｒｓｅａｌｉｎｇｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｃｈａｍｂｅｒ，ｂｅｉｎｇｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｐｏｒｅｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｐｏｒｅａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｓ

4、ｐｅｃｉｍｅｎａｎｄｌａｔｅｒａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｔｗｏｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓｄｉｒｅｃｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｅｓｔｉｎｇ，ａｔｒｕｅｔｒｉａｘｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｃｅｌｌｓｅａｌｉｎｇａｎｄｌａｔｅｒａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｉｎｇｄｅｖｉｃｅｗｉｔｈｒｉｇｉｄａｘｉａｌｌｏａｄｉｎｇａｎｄｌａｔｅｒａｌｆｌｅｘｉｂｌｅｌｏａｄｉｎｇｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅｄｅｖｉｃｅｃａｎａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｔｉｇｈｔｌｙｓｅａｌｅｄ，ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙｃｏｎｔ

5、ｒｏｌｌｅｄａｎｄｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙｍｅａｓｕｒｅｄｏｎｐｏｒｅｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｐｏｒｅａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｌａｔｅｒａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｔｗｏｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ａｌｓｏ，ｔｈｅｔｒｕｅｔｒｉａｘｉａｌｔｅｓｔｓｏｆｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｈｅａｖｙｐｌａｓｔｉｃｌｏｅｓｓｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｍａｔｒｉｘｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄｓｔｒｅｓｓｅｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｄｄｌｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓ

6、ｒａｔｉｏｓｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈａｔｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｏｆｂｅｔｔｅｒｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒｕｅｔｒｉａｘｉａｌａｐｐａｒａｔｕｓ；ｓｅａｌｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎ；ｐｏｒｅｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｐｏｒｅａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｍｅａｓｕｒｉｎｇ；ｌａｔｅｒａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｉｎｇ；ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｓｏｉｌｓｈｅａｒｔｅｓｔ现今国内外对土的力学特性的认

7、识途径早已超眼于三个主应力和主应变分量的独立控制和量［２］越了直剪仪、单向压缩仪、常规三轴仪等传统的测试测，以及压力室密封以保证非饱和土真三轴试验仪器的局限，真三轴试验仪的出现可实现对土体进孔隙水、气控制和量测问题的有效解决。行复杂应力条件下的试验研究。该类仪器具有全现有的真三轴仪一般采用圆形橡皮圈固定试面、真实地反映土单元的三维主应力状态等优势，是样、特制方形橡皮圈以及钢圈与橡胶垫片固定三种被公认为模拟应力条件最复杂的试验仪器。自国外方案解决压力室密封问题。三种方案具有良好的可学者Ｋｉｅｌｌｍａｎ于１９３６年首次成功设计真三轴以操作性

8、，但均存在密封不完全或刚柔接触产生摩擦［１］来，国内外研究者便致力于开发和改进功能更加等问题，从而对试验结果带来干扰，尤其对非饱和土完善、更能够真实可靠地模拟土体受荷条件的真三进行孔隙水、孔隙气压力的控制和