无粘性土模型试验饱和度测试方法研究

发布时间：2020-05-09 05:41

【摘要】：工程场地的物理模拟试验是研究其震害发生机理和评估工程震害的重要技术手段,其中饱和无粘性土试验尤其液化模拟更是当前工程所需和研究热点。饱和度是饱和无粘土模型成型的关键因素在单元体试验历史研究中已经表明并在学术界达成共识,饱和度对饱和无粘性土试验结果影响显著。以液化试验为例,在饱和度0.98到1.00范围内降低1%,抗液化循环应力比可增加30%以上,因而发展了B值法控制试验模型的饱和度,并成为当前单元体试验制模的控制标准之一。模型试验的制模饱和技术主要借鉴于单元体试验,但分析表明单元体试验中常用的B值饱和度控制法不适用于模型试验,不可直接拓展到模型试验,当前模型试验饱和度的控制方法仍然依赖于经验,这与模型试验对原型模拟的定量控制要求是不匹配的,致使试验结果欠缺稳定性、延续性和横向可比性,因此急需建立适用于土工模型试验的饱和度控制方法和标准。本文工作基于无粘性土模型试验对饱和度控制方法的迫切需求,旨在探索一套合理的模型饱和度测试方法,主要相关研究工作和成果如下:1)梳理目前主要的饱和无粘性土模型试验饱和制样及饱和度评估方法,指出目前饱和度控制多依赖于经验而且单元体试验中的B值饱和标准不适用于模型试验,为提升模型试验结果的稳定性、延续性和横向可比性,急需建立适用于模型试验的无粘性土试样饱和度测量方法。2)以物理学中描述气体状态的波义尔-马略特定理为基础,提出了一套无粘性土饱和度测试方法,并对公式进行了误差分析,研发了相关仪器设备应用于无粘性土模型的饱和度测试,通过一组平行试验并对比饱和度的直接定义方法,验证了该饱和度测试方法的有效性。3)应用所提出饱和度测试方法,比较了当前模型试验中常用的水沉法(脱气水)、真空漫水法和真空滴水法的制样饱和效果。研究表明在使用脱气水作为基质的条件下,水沉法的饱和效果仍然较差,饱和度上限约为0.995,相当于单元体试验B值0.8左右饱和度,真空漫水法和真空滴水法的饱和度较高,饱和度上限约为0.998,相当于单元体试验B值0.9左右饱和度。4)研究了试样饱和度随静置浸泡时间的变化关系。基于对比试验结果指出饱和度随试样静置浸泡时间的增加而增加,但趋势逐步减缓,符合时间的双曲线函数关系,在可控时间内,饱和制样方法控制了试样的饱和度上限。进而从精细控制与简单易用两个维度推荐了两套无粘性土制样饱和方法流程,其一是以真空漫水法为基础的精细化方法,其二是在只能使用水沉法制样的工况下,主要通过合理控制试样静置浸泡时间使之达到该方法下最佳饱和度。
【图文】：

饱和无粘性土基本模型与饱和度测量基本原理

设备结构组成与连接示意图
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU41

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本文编号：2655677