CN101984336A - 短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法 - Google Patents
短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101984336A CN101984336A CN 201010520167 CN201010520167A CN101984336A CN 101984336 A CN101984336 A CN 101984336A CN 201010520167 CN201010520167 CN 201010520167 CN 201010520167 A CN201010520167 A CN 201010520167A CN 101984336 A CN101984336 A CN 101984336A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dynamic
- vertical
- stress
- strain
- soil sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明公开了一种短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法，其包括：(1)在动三轴仪中装好土样并使其排水固结；(2)关闭排水阀，施加竖向静应力后施加相应的竖向动应力；(3)测量土样在所述竖向动应力作用预定时间的情况下产生的竖向总动应变；(4)卸除竖向动应力，打开排水阀，让土样静置一段时间，以恢复土样的结构；(5)对应改变竖向静应力和竖向动应力的大小，重复步骤(2)～(4)，测得并记录不同的竖向动应力和竖向静应力作用下的竖向总动应变；和(6)绘制竖向动应力和竖向总动应变的关系曲线，并根据该曲线特点确定动应力门槛值，绘制应变莫尔圆确定体积动剪应变门槛值。该方法简单快速，且费用较低。
Description
技术领域
本发明涉及地基土动力特性的土工试验技术领域，尤其涉及一种短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法。
背景技术
目前铁路路基的长期动力稳定性评价方法主要有三种：临界动应力法、有效振动速度法和动剪应变法。其中，最常用的是临界动应力法和动剪应变法。
路基基床土在列车动力、循环荷载作用下会产生动剪应变。土样在短时动荷载作用下，存在两个动剪应变门槛值：弹性动剪应变门槛和体积动剪应变门槛。如果路基基床在短时动力荷载作用下引起的动剪应变超过体积动剪应变门槛，基床土骨架将发生不可恢复的体积变形，即塑性变形，造成路基基床的沉降不断增加，不满足列车运行的平顺性要求。由此可以看出，体积动剪应变门槛是评价铁路路基的长期动力稳定性非常重要的参数。现有的测定土样的体积动剪应变门槛值主要是采用共振柱试验。然而，由于共振柱试验机试验费用较高，一般的土工试验室和科研院校都没有共振柱试验机，共振柱试验机难以普及的问题很大程度上制约了地基土动力特性的研究。并且，采用共振柱试验机测定动剪应变门槛，涉及参数众多，过程十分复杂。因此，亟待提供一种简单有效试验测定体积动剪应变门槛的方法以克服上述缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种简单有效的短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法，该方法采用动三轴仪来测试土样的动力特性，获得地基土的体积动剪应变门槛值，极大提高了铁路基床动力稳定性评价的试验效率，并且可以有效降低试验费用。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法，其包括以下步骤：
(1)在动三轴仪中装好土样，对其施加固结压力并打开排水阀以使所述土样排水固结；
(2)关闭排水阀，施加竖向静应力σo后施加相应的竖向动应力σd；
(3)测量所述土样在所述竖向动应力σd作用预定时间的情况下产生的竖向总动应变εd；
(4)卸除所述竖向动应力σd，打开排水阀，让土样静置一段时间，以使土样的结构得到充分的恢复；
(5)对应改变竖向静应力σo和竖向动应力σd的大小，重复步骤(2)～(4)，测得并记录不同的竖向动应力σd和竖向静应力σo作用下的竖向总动应变εd；和
(6)根据测得的竖向总动应变εd及相应的竖向动应力σd，绘制竖向动应力和竖向总动应变的关系曲线σd～εd关系曲线，并根据该曲线特点确定动应力门槛值σdtv，绘制应变莫尔圆确定体积动剪应变门槛值γtv。
本发明的短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法采用动三轴试验仪器进行地基土短时动力试验，获得地基土的体积动剪应变门槛值，可极大的提高铁路基床动力稳定性评价的试验效率。并且，动三轴试验仪器普及度高，从而可以有效降低试验费用。
优选地，所述步骤(6)具体包括以下步骤：(a)以所述竖向动应力σd为横坐标，所述竖向总动应变εd为纵坐标，绘制竖向动应力σd和竖向总动应变εd的关系曲线σd～εd关系曲线；(b)分析所述σd～εd关系曲线，确定所述土样由弹形变形到塑性变形的转折点，所述转折点对应的动应力即为动应力门槛值σdtv；以及(c)以土样竖向动应变为εd1＝εd，侧向动应变为εd2＝0.5εd1，以为半径，以点
为圆心，绘制应变莫尔圆，其最大剪应变γd max即为体积动剪应变门槛γtv。该过程涉及参数少，计算过程简单，快速便捷。
优选地，所述步骤(2)中所述竖向静应力σo的大小为相应的所述竖向动应力σd大小的一半。
优选地，所述步骤(3)中所述的预定的时间为5s。
优选地，所述步骤(4)中土样的静置时间大于1小时，以充分恢复土样的结构。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为本发明短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种简单有效的短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法，该方法采用动三轴仪来测试图样的动力特性，获得地基土的体积动剪应变门槛值，极大提高了铁路基床动力稳定性评价的试验效率，并且可以有效降低试验费用。
下面将结合附图详细阐述本发明实施例的技术方案。如图1所示，本实施例的短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法包括以下步骤：
步骤S101：在动三轴仪中装好土样，对其施加固结压力并打开排水阀以使所述土样排水固结。具体的，按照《振动三轴试验》(SL-237-032-1999)规定的操作规程在动三轴仪中装好土样。所述动三轴仪优选为应力控制式动三轴仪。
步骤S102：关闭排水阀，施加竖向静应力σo后施加相应的竖向动应力σd。所述竖向静应力σo的大小为相应的所述竖向动应力σd大小的一半。
步骤S103：测量所述土样在所述竖向动应力σd作用预定时间的情况下产生的竖向总动应变εd。所述预定的时间优选为5s。
步骤S104：卸除所述竖向动应力σd，打开排水阀，让土样静置一段时间，以使土样的结构得到充分的恢复。所述土样的静置时间大于1小时，且施加的所述竖向动应力越大，所述静置时间越长。
步骤S105：对应改变竖向静应力σo和竖向动应力σd的大小，重复步骤(2)～(4)，测得并记录不同的竖向动应力σd和竖向静应力σo作用下的竖向总动应变εd。
步骤S106：根据测得的竖向总动应变εd及相应的竖向动应力σd，绘制竖向动应力和竖向总动应变的关系曲线σd～εd关系曲线，并根据该曲线特点确定动应力门槛值σdtv，绘制应变莫尔圆确定体积动剪应变门槛值γtv。
进一步地，该步骤包括：
(a)以所述竖向动应力σd为横坐标，所述竖向总动应变εd为纵坐标，绘制竖向动应力σd和竖向总动应变εd的关系曲线σd～εd关系曲线。
(b)分析所述σd～εd关系曲线，确定所述土样由弹形变形到塑性变形的转折点，所述转折点对应的动应力即为动应力门槛值σdtv。σd～εd曲线大致分为三段。第一阶段：弹性变形阶段，动应力与动应变之间基本呈线性关系；第二阶段：塑性变形阶段或剪切阶段，土体处于塑性极限平衡状态，动应力与动应变之间呈非线性关系；第三阶段：塑性流动阶段，土样趋于破坏。
(c)以土样竖向动应变为εd1＝εd，侧向动应变为εd2＝0.5εd1，以
为半径，以点
为圆心，绘制应变莫尔圆，其最大剪应变γdmax即为体积动剪应变门槛γtv。
运用本发明的方法测定武广客运专线泉口试验工点红粘土不同固结比时的体积动剪应变门槛值γtv，结果见下表，其中包含了不同试验条件下、不同含水比红黏土的体积动剪应变门槛γtv。
本发明的短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法采用动三轴试验仪器进行地基土短时动力试验，获得地基土的体积动剪应变门槛值，可极大的提高铁路基床动力稳定性评价的试验效率。并且，该方法还具有试验仪器较普及，试验费用较低、测试可靠等优点，具有良好的推广应用前景。
Claims (6)
1.一种短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在动三轴仪中装好土样，对其施加固结压力并打开排水阀以使所述土样排水固结；
(2)关闭排水阀，施加竖向静应力σo后施加相应的竖向动应力σd；
(3)测量所述土样在所述竖向动应力σd作用预定时间的情况下产生的竖向总动应变εd；
(4)卸除所述竖向动应力σd，打开排水阀，让土样静置一段时间，以使土样的结构得到充分的恢复；
(5)对应改变竖向静应力σo和竖向动应力σd的大小，重复步骤(2)～(4)，测得并记录不同的竖向动应力σd和竖向静应力σo作用下的竖向总动应变εd；和
(6)根据测得的竖向总动应变εd及相应的竖向动应力σd，绘制竖向动应力和竖向总动应变的关系曲线σd～εd关系曲线，并根据该曲线特点确定动应力门槛值σdtv，绘制应变莫尔圆确定体积动剪应变门槛值γtv。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)具体包括以下步骤：
(a)以所述竖向动应力σd为横坐标，所述竖向总动应变εd为纵坐标，绘制竖向动应力σd和竖向总动应变εd的关系曲线σd～εd关系曲线；
(b)分析所述σd～εd关系曲线，确定所述土样由弹形变形到塑性变形的转折点，所述转折点对应的动应力即为动应力门槛值σdtv；以及
(c)以土样竖向动应变为εd1＝εd，侧向动应变为εd2＝0.5εd1，以
为半径，以点为圆心，绘制应变莫尔圆，其最大剪应变γdmax即为体积动剪应变门槛γtv。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述竖向静应力σo的大小为相应的所述竖向动应力σd大小的一半。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述的预定的时间为5s。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中土样的静置时间大于1小时。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的动三轴仪为应力控制式动三轴仪。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010105201672A CN101984336B (zh) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | 短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010105201672A CN101984336B (zh) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | 短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101984336A true CN101984336A (zh) | 2011-03-09 |
| CN101984336B CN101984336B (zh) | 2012-05-30 |
Family
ID=43641506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010105201672A Active CN101984336B (zh) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | 短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101984336B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4502338A (en) * | 1983-05-16 | 1985-03-05 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Triaxial apparatus for testing particulate material and method of using the same |
| JP2007333707A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Kagoshima Univ | 土質材料の評価方法 |
| CN101169356A (zh) * | 2007-11-15 | 2008-04-30 | 西安理工大学 | 一种三向独立加载压力室结构的真三轴仪 |
-
2010
- 2010-10-26 CN CN2010105201672A patent/CN101984336B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4502338A (en) * | 1983-05-16 | 1985-03-05 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Triaxial apparatus for testing particulate material and method of using the same |
| JP2007333707A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Kagoshima Univ | 土質材料の評価方法 |
| CN101169356A (zh) * | 2007-11-15 | 2008-04-30 | 西安理工大学 | 一种三向独立加载压力室结构的真三轴仪 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《湘潭大学自然科学学报》 20100630 刘晓红等 武广客运专线路堑红粘土临界动应力疲劳试验研究 第32卷, 第2期 2 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101984336B (zh) | 2012-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103953074B (zh) | 一种开口管桩锤击贯入模拟实验装置及实验方法 | |
| CN202522483U (zh) | 围压控制型微型土钉锚杆拉拔试验装置 | |
| CN105510153A (zh) | 一种大型土体界面剪切试验模型及试验方法 | |
| CN103175742B (zh) | 一种冻土动载荷直剪仪 | |
| CN102478472B (zh) | 用于模拟土体三轴加卸荷对工程桩影响的试验装置 | |
| CN202793940U (zh) | 一种混凝土受压徐变自动测试系统 | |
| CN109540690A (zh) | 一种基于温控三轴仪的桩土接触面力学特性测试装置 | |
| CN203551406U (zh) | 一种带有自动数据采集系统的岩土体原位直剪试验装置 | |
| CN103217345A (zh) | 用于测量岩土工程试块真三轴蠕变的装置及其方法 | |
| CN102297811B (zh) | 一种沥青道路层间剪切应力应变检测方法 | |
| CN105223087A (zh) | 粗粒土渗流直剪试验装置及方法 | |
| CN208239220U (zh) | 原位孔内剪切测试仪 | |
| CN102914475A (zh) | 一种观测水下土与结构界面力学特性的剪切试验装置 | |
| CN103422495B (zh) | 一种空心钻孔灌注桩及其施工方法 | |
| CN101629896A (zh) | 一种研究林木根系与土壤摩擦锚固性能的方法及装置 | |
| CN203361120U (zh) | 孔压静力触探测试装置 | |
| CN204269464U (zh) | 室内测试基床系数的自动化装置 | |
| CN101984336B (zh) | 短时动三轴试验测定体积动剪应变门槛的方法 | |
| CN201724733U (zh) | 三轴仪剪切波速检测装置 | |
| CN205080013U (zh) | 粗粒土渗流直剪试验装置 | |
| CN101979776B (zh) | 疲劳动三轴试验测定控制动剪应变的方法 | |
| CN204270560U (zh) | 一种可视化土与结构物相互作用力学性质实验仪 | |
| CN203977470U (zh) | 一种砂桩机的砂量砂面测量系统 | |
| CN103323569B (zh) | 一种变速率孔压静力触探测试装置 | |
| CN202903619U (zh) | 一种观测水下土与结构界面力学特性的剪切试验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |