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原状与重塑粉土静力三轴试验的对比研究

王跃新  
【摘要】: 在实验室内经常需要通过三轴试验来测定土的变形及强度参数。当采用原状样进行试验时可以得到比较可靠的试验结果,但当原状样数量不足或受到扰动时,常常需要采用重塑样来代替其进行试验,那么采用不同成样方法制备的重塑样与原状样之间是否会有试验结果上的差异就成为必须要明确的一个问题了。 本文在对取自不同区域的南通港洋口港区人工岛地基粉土和东瀛海滩粉土进行颗粒分析、比重、界限含水率等常规试验的基础上,着重对原状样与采用不同成样方法制备的重塑样进行了静力三轴固结排水剪切与固结不排水剪切试验,分析了二者在应力应变关系、应力路径、抗剪强度指标、邓肯-张模型参数、正常固结线、相转换线、稳态线、临界状态线等试验结果的差异,同时探讨了采用湿装法成样时初始含水率对固结不排水剪切试验结果的影响。原状样采用规范规定的切削及安装方法,重塑样的制备采用干装法及湿装法两种。 通过试验研究发现,原状样与采用干装法和湿装法制备的重塑样具有不同的固结排水及固结不排水剪切试验结果,采用湿装法成样时初始含水率的变化也会对固结不排水剪切试验结果产生影响。在三轴固结排水剪切试验中:干装样与原状样的应力应变关系整体呈现软化现象,而湿装样则软化硬化都有可能发生,在剪切过程中干装样与原状样由剪缩发展到剪胀,而湿装样则一直处于剪缩状态。在三轴固结不排水剪切试验中:干装样均呈现硬化-部分剪缩-部分剪胀模式,且应力路径具有相转换点,而湿装样均呈现完全软化-剪缩模式,应力路径中没有相转换点,原状土样呈现硬化-剪胀模式或硬化-部分剪缩-部分剪胀模式。随着初始含水率的增加,湿装样的应力应变关系由应变软化逐步过渡到应变硬化,应力路径中伴随有相转换点的出现。在不同的固结围压下存在一个初始的界限含水率,此含水率条件下的应力应变关系是从应变软化转变到应变硬化的转换状态,并且它是试样应力路径不出现相转换点的最高初始成样含水率。在本文三轴试验中,无论总应力还是有效应力抗剪强度指标,湿装样均低于干装样,二者又都低于原状样:原状样、干装样、湿装样、不同初始含水率的湿装样之间其邓肯-张模型参数、正常固结线都存在差异;造成试验结果不同的根本原因归结为试样不同的初始结构而非固后密实度。初始孔隙比、固结围压会对相转换线产生影响,同时初始孔隙比、成样方法也是影响稳态线、临界状态线唯一性的主要因素。


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