黏性土非飽和土三軸試驗(yàn)研究

高洋洋

（遼寧省東煤測(cè)試分析研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

一、試驗(yàn)的目的與內(nèi)容

非飽和土的分布較為廣泛，對(duì)于非飽和土進(jìn)行的研究不可以只是停留在理論研究的基礎(chǔ)上，還要求對(duì)其給予大量的試驗(yàn)和研究，當(dāng)前很多的工程問(wèn)題都不能夠與非飽和土抗剪強(qiáng)度問(wèn)題相背離，特別是在邊坡穩(wěn)定性上存在的問(wèn)題。所以，非飽和土三軸試驗(yàn)的持續(xù)完善對(duì)于日后工程設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性的預(yù)測(cè)有著不可忽視的意義。本文以黏性土作為主要的研究對(duì)象，對(duì)于原狀土樣完成飽和土和非飽和土的試驗(yàn)研究。

二、非飽和土三軸試驗(yàn)

（一）試驗(yàn)方法與選取

與飽和土三軸的試驗(yàn)對(duì)比，非飽和土三軸試驗(yàn)里比較主要的一點(diǎn)其屬于基質(zhì)吸力的控制與測(cè)量，原本的飽和土三軸儀無(wú)法對(duì)非飽和土的試驗(yàn)研究給予滿足，因此要求按照非飽和土其自身的特性持續(xù)的對(duì)對(duì)飽和土三軸儀完成持續(xù)的改進(jìn)并且使其能夠變得更加完善。同樣非飽和土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的獲取也能夠完成直剪試驗(yàn)，可是是孔隙氣壓和孔隙水壓的控制以及測(cè)量對(duì)于直剪儀也是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。

非飽和土固結(jié)排水試驗(yàn)(CD)主要分成兩種不同的試驗(yàn)形式，首先，使得基質(zhì)吸力保持不變，使得凈圍壓不斷提升;二，凈圍壓保持不變，慢慢的提升基質(zhì)吸力。兩種方式與兩種不同的應(yīng)力路徑保持對(duì)應(yīng)。通過(guò)兩種應(yīng)力路徑存在的差異獲得抗剪強(qiáng)度參數(shù)C CD和與基質(zhì)吸力相關(guān)的坡角。

（二）試驗(yàn)步驟

傳感器清零一飽和陶土板一安裝試驗(yàn)一內(nèi)壓力室參照管注水一外壓力室安裝注水一加壓檢差軟件控制階段一壓力卸載一拆外壓力室一拆內(nèi)壓力室一拆試樣。但是和土一水特征曲線存在差異的是，不僅僅是需要完成吸力的平衡，還需要完成等吸力固結(jié)以及等吸力剪切等兩個(gè)基礎(chǔ)階段。

（三）試驗(yàn)方案

運(yùn)用GDS非飽和土三軸儀對(duì)于黏性土原狀土進(jìn)行三軸固結(jié)的排水試驗(yàn)(CD試驗(yàn))，控制的基質(zhì)吸力其保持在0 kPa,和 3OkPa, 以及80 kPa與100kPa,其中還包含了150kPa與200kPa。凈圍壓則分別是100kPa和200kPa以及300kPa。

（四）試驗(yàn)成果與分析

通過(guò)分析獲得非飽和土其自身的性質(zhì)和抗剪強(qiáng)度參數(shù)對(duì)于巖土工程工程起到的作用是不容忽視的。本文通過(guò)低于土一水特征曲線進(jìn)行研究非飽和土的性質(zhì)和飽和度以及基質(zhì)吸力自檢的關(guān)系，可是試驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，這樣的一種情況并不會(huì)對(duì)非飽和土性質(zhì)的其余因素考慮在其中。所以日后的土-水特征曲在進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程中，能夠使用對(duì)于某一影響因素給予控制去完成所需要的研究，從而獲得不同因素情況下對(duì)于土一水特征產(chǎn)生影響的曲線。

當(dāng)前，非飽和土其具備的抗剪強(qiáng)度理論并不是十分的統(tǒng)一。不同的非飽和土因?yàn)閼?yīng)力歷史和土的性質(zhì)以及所處在環(huán)境等多種因素存在的差異，會(huì)產(chǎn)生不同的土和不同的抗剪強(qiáng)度相對(duì)的理論。因此像飽和土理論一樣會(huì)對(duì)不同的土設(shè)置一個(gè)完善的理論是未來(lái)研究的重點(diǎn)內(nèi)容，其對(duì)于未來(lái)非飽和土所進(jìn)行研究有著不可忽視的意義。

對(duì)非飽和土在進(jìn)行研究的過(guò)程中還要求保持試驗(yàn)儀器的精準(zhǔn)和穩(wěn)定，除此之外還需要對(duì)于非飽和土孔隙壓力進(jìn)行測(cè)量，盡管這樣的一種測(cè)量方式存在較大難度。本文研究使用的試驗(yàn)儀器自動(dòng)化程度相對(duì)較高，可是因?yàn)樵囼?yàn)耗時(shí)相對(duì)較久，在具體工程的使用過(guò)程中無(wú)法得到有效現(xiàn)實(shí)，因此需要對(duì)于非飽和土的試驗(yàn)儀器持續(xù)的給予改善，只有這樣才能夠使其被有效的運(yùn)用在巖土工程的實(shí)踐過(guò)程中。理想的情況則是非飽和土孔隙壓力能夠被及時(shí)的監(jiān)測(cè)，通過(guò)這樣的方式增加抗剪強(qiáng)度參數(shù)的穩(wěn)定性和可靠性。

ABAQUS軟件數(shù)值模擬，其和極限平衡法相比就有著較大的優(yōu)勢(shì)，可是本文使用的土坡屬于一個(gè)均質(zhì)的土坡，具體工程里，土坡一般都是非均質(zhì)并且會(huì)出現(xiàn)裂隙等，因此當(dāng)前并未把這部分因素考慮在其中，因此未來(lái)的數(shù)值模擬需要盡可能的具體情況保持一致，把多種影響因素考慮在其中去完成模擬，對(duì)滑動(dòng)面和穩(wěn)定安全系數(shù)的確認(rèn)有著不可忽視的意義。