膨胀土大围压下三轴强度特性试验研究

(辽宁省东煤测试分析研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110016)

一、试验简介

（一）试验仪器

为了能够达成在大围压下对于土体强度指标进行测量，运用的是试验室TSZ的三轴试验仪器。GWin软件则是三轴应力系统里完成对试验里多个参数的有效控制和采集所使用的软件，使用这一软件，能够完成试验的排水以及固结条件的设置，挑选适宜的剪切速率，剪切速率还能够得到提升。能够及时的看到试样固结以及剪切过程里出现的排水量。并且还能够在操作页面输入试样的高度以及自身的直径，运用TGWin软件完成对试样的修正。

（二）试验原理

本文对于原状土样完成不同围压条件的试验。以三轴测量的数据作为基础在土体轴朝着应力一应变特征和破坏特征以及抗剪强度指标等几个方面去对膨胀土常规围压存在的差异进行分析。

二、常、中、大围压下膨胀土强度特性UU三轴试验研究

（一）试验步骤与方案

1.试验步骤

试验需要在工地现场选择原状土样，并且使用保鲜膜将其包好，通过这样的方式降低运输过程中产生的水分损失。试样在实际运输时切忌震荡，通过这样的方式能够预防因为动作用而导致土体内部结构受到破坏。

2.试验方案

为对于不同围压状态下土体所具备的强度特性进行研究，试验设计了三种不同的围压状态，分别是常规围压和中围压以及大围压。常规围压设置为100kPa和 200kPa以及300kPa；中围压设置为500kPa和700kPa以及800kPa；大围压设置则为1100kPa和1200kPa以及1300kPa。

（二）常规围压下膨胀土三轴抗剪强度指标

本试验选择的膨胀土在较大围压下进行三轴UU试验，主要采用非饱和原状土作为试验对象。非饱和土主要用作测试对象，因为UU三轴测试在测试过程中没有约束压力或轴向。压力始终由排水阀关闭，样品中的水无法排出，因此在测试过程中体积和水分含量不会改变。这只会增加样品中的孔隙压力，并且有效应力不会改变。破坏时的偏应力不会随着围压的变化而变化。这样，根据总应力法在不同主应力下绘制的破坏应力圆应为一组直径相同但位置不同的应力圆，从而导致强度包络。夹角为零的水平公切线。通过试验数据不可能清楚地观察到大围压下土壤三轴强度特性的变化。其次，为了避免从测试中获得的数据过度分散：（1）同一组三轴测试的土壤样品取自同一土壤层中的同一土壤层。（2）重复平行测试被执行了多次。

（三）中等围压下膨胀土的三轴抗剪强度指标

对于三轴试验中的限制压力部分，将限制压力设置为600kPa，700kPa，800kPa。中围压下三轴试验得到了各平行试验的强度指标。并且对平行试验选择其平均值，获得茹聚力达到了116.8kPa，其中内摩擦角达到了15.280。挑选和平均值较为近似的数据将其当成试验值，也就是选择第10组试验结果使其成为中围压下UU三轴试验抗剪强度指标所需要的试验值。

（四）大围压下膨胀土三轴抗剪强度指标

针对UU三轴试验里的大围压段，围压被设置成为1100kPa和 1200kPa以及 1300kPa通过对于UU三轴试验进行测试蝴蝶的数据去对在不同围压下土体抗剪强度指标产生的转变进行分析，土体所具备的抗剪强度指标的准确确定直接对其选择的基础形式是不是需要对基础完成加固处理产生影响，同时也对整体工程是不是可以顺利进行产生影响。

（五）不同围压下轴向应力一应变特征与分析

1.原状土样其轴向应力和应变曲线在受到破坏的前线性阶段相对较长，并且曲线线性呈现出阶段性质的陡缓程度受到试验施加围压作用产生的影响较为明显，在试样加载的时候其自身承受的围压不断提升那么曲线则会越陡。（2）在围压达到200kPa的时候，试样进行线性阶段之后则会受损因此会产生峰值降低的问题，同时也会展现出十分轩主的脆性破坏特点，可是伴随着围压的持续添加，围压保持在700kPa以及1200kPa的时候，试样三轴应力应变曲线在进行线性阶段之后会出现一段平缓线后才会产生峰值降低的情况，并且伴随着围压的不断提升，平缓线长度有所提升。这也显示出当前伴随着围压的提升土样所具备的延性也会不断的增长。

2.中、大围压下破坏大主应力的分析

通过土体其内摩擦角以及茹聚力能够对于各小主应力下与其相对的大主应力值，而三轴试验里土样其承担的小主应力值则是在试验中被添加的围压值，大主应力主要指的是土样在轴向方向其所能够担负的最大压力值。大主应力其自身的大小能够间接展现出土体自身的强度值。所以本文将常规围压下测量获得的土体茹聚力以及内摩擦角当了计算参数，通过计算能够获得中围压和大围压下土体破坏产生的大主应力值，通过和三轴测量获得的数据进行对比得出，认识到将常规围压下三轴试验所得到的茹聚力以及内摩擦角去对大围压下土体强度值产生的影响进行分析。

结束语

本文对于合某深基坑相同土层其原状膨胀土进行相关研究，其中涉及到了土体的基本物理性质以及大围压下三轴强度特点所进行的研究，通过试验获得了一些有关的成果与结论，因为时间与精力有效，试验以及研究过程仍然有需要补充并且不断完善的地方。