三轴试验孔隙水压力影响因素分析.pdf

《三轴试验孔隙水压力影响因素分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、水利科研东北水利水电2014年第8期[文章编号】1OO2—0624(2O14)O8一OO42一o3三轴试验孔隙水压力影响因素分析王静(上海申元岩土工程有限公司，上海200125)[摘要]文中阐述了．TLI~水产生的原因和孔隙水压力测量的室内试验方法，通过对其原理的分析，探讨了三轴固结不排水剪切试验中孔隙水压力的影响因素。主要有土的饱和度的影响、土剪胀(剪缩)影响及仪器设备和操作方法的影响，针对这些影响因素提出了改进的方法。[关键词]孔隙水压力；影响因素；改进方法；三轴试验[中图分类号】TV12[文献标识码]A1孔隙水压力产生的原因及试验原

2、理1．1孔隙水压力产生的原因日日土是由固体颗粒、水和空气三部分组成的。组【al施加等向囝压力lbl不排木条件下燕扭圉压增tlAtr，成土的这三部分之间的不同比例，反映土的各种不同状态，它对评价土的物理、力学性质有着重要[l)△_△目l&rt-Acr3-Aul~cr,-Acrll一△△意义【1]。当受外界条件影响，作用在土体单元上的总应力发生变化，导致土体三相之间发生变化，此{c)不排水条件下施加轴向应力△广△【d)不排水条件下施加轴向应力增量△和围压增量△以时土骨架的体积和有效应力都存在着一个从起始图1轴对称三轴试验应力状态图状态到新状态

3、过渡的过程。而当土的渗透系数较，，待完全固结，使试样中的孔隙水压力完全消散小时，若将水排出，使土的骨架过渡到新的孔隙至au=0，围压力0-c全部作用于土骨架成为有效比，在短期内无法实现。这样，就可能出现一个随应力△，见图1(a)，其意图是使试样恢复至原位时间消散的附加的孔隙水压力场。这种孔隙水压应力状态，然后，在不排水条件下，施加荷载应力力，恰是导致许多工程失事的直接原因。增量，围压力为ao"。，轴向应力为A，进行试验。1．2试验原理按弹性理论应力叠加原理，把荷载应力增量分解通过三轴固结不排水剪切试验，可测得轴对称为围压增量△0r3和轴压

4、增量(Ao-广aor。)两部分，应力条件下荷载应力增量引起的孔隙水压力。图1分别见图1中(b)、(c)两种情况。在试验时分别施所示：为三轴固结不排水剪切试验试样土单元体受加围压增量和轴压增量，先施加正应力部分，即施到轴对称应力作用时，孔隙水压力和有效应力的加等向围压力A0"3，见图1(bo此时，由正应力引变化过程。图1(a)、(b)、(c)和(d)中的三个方块，起的孔隙水压力为△u。相应地，由有效应力原理按顺序分别表示土试样受到的轴对称应力增量的得到作用于试样土骨架的有效应力为A0"，即作用力Aor、在试样中产生的孔隙水压力增量A和ao"

5、3=Ao"3一△u3(1)作用于土骨架的有效应力ao"。然后，继续施加轴向压力增量(aor广a)，按试验的步骤，首先对试样施加等向围压力即施加剪应力进行剪切，见图1(C)。此时，土试样·42·2014年第8期东北水利水电水利科研受轴向压力引起的孔隙水压力增量为△，相应土<土工试验方法标准>【2】中要求完全排出困陷于管试样骨架受到的有效应力为道中的气泡，并提出了判断的标准，也提出了体积轴向：△’】=△or1一△ul(2)因数应小于1．5x10-scm3／kPa的参考数据。必须指径向：△or3=0一△M1=一△l(3)出，该数据只适用于一般情

6、况，例如适用于压缩系土试样单元体受到轴对称应力增量。Aor和数小于10-3kPa一1的正常固结和超固结的饱和Aor3作用剪切时，引起的孔隙水压力增量△u也土，对于压缩系数大于10—3kPa的超固结饱和粘可按照应力叠加的原理计算，即为围压增量A0"3土，体积因数应减小到1．5×10一cm3／kPa，才可将和轴压增量(Aor一Aor，)，两者引起的孔隙水／~Au3量测误差降低到1％。还应指出，量测系统中的体和△，的叠加，故积变化，不但会引起时间延滞，而且还会改变试样Au=Au1+△u3(4)中的孔隙水压力值。这是因为试样中的孔隙水流分别对两孔

7、隙水压力增量△u和△u，进行分向量测系统后，试样的体积减小了，有效应力增加析，最后可求得轴对称应力增量Aor。和△，引起了，在外力不变的情况下，孔隙水压力也相应地减的孔隙水压力△。小了。由此可见，只有减小量测系统的体积因数，孔隙水压力增量△，和△与轴对称应力才能缩短延滞时间，提高孑L隙水压力的测试精度。Aor，和△的关系，可通过土骨架和水的应力应、2．2土的饱和度的影响变关系来分析求解，也可利用三轴试验结果分析如果孔隙中包含有气体，由于气体的可压缩求解。相对而言，后者比较直接而实用。性，将会影响孔隙水压力的增长和测量。当完全饱三轴试验的结

8、果表明：凡对土试样施加轴对和试样在不排水条件下受到恒定的围压时，则试称应力增量(Aor和△)必然引起试样中孔隙水样内的孑L隙压力是均等的，此时所产生的孔隙水压力的增大(△)。孔隙水压力增量△与