高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201310487521.X	申请日：	2013.10.17
公开号：	CN103528897A	公开日：	2014.01.22
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):G01N 3/24申请日:20131017\|\|\|公开
IPC分类号：	G01N3/24	主分类号：	G01N3/24
申请人：	三峡大学
发明人：	孙大伟; 徐志华; 张国栋; 姚惠芹; 王康平; 华裴; 叶朗; 李哲群; 程润喜
地址：	443002 湖北省宜昌市大学路8号
优先权：
专利代理机构：	宜昌市三峡专利事务所 42103	代理人：	成钢
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内容摘要

一种高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法，包括以下步骤：一、将粗粒土试样放入三轴固结排水剪试验装置中进行试验；二、在试验中获得数据；三、由公式：计算得到固结排水剪中的剪应力。通过增加了水压力在试样的轴向上的分力参数，更正了现有技术的规程未考虑水压力影响的疏忽，本发明的公式改正规程(SL-237-017-1999)公式【14】中剪应力-轴应变曲线(q-εa)在高围压试验工况下提前弯曲的错误。根据本发明的新公式对计算机自动记录的试验数据进行计算处理，按剪应力-轴变曲线(q-εa)和按体变-轴变曲线εv-εa得到的临界状态点（破坏点）一致性好，适于工程应用。

权利要求书

权利要求书
1. 一种高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法，其特征是包括以下步骤：
一、将粗粒土试样放入三轴固结排水剪试验装置中进行试验；
二、在试验中获得数据；
三、由公式：
计算得到固结排水剪中的剪应力，
式中：
σ1为轴应力，单位：MPa，
Aa为试件圆台底面积，单位：cm2，
r为试件圆台顶半径，单位：cm，
σ3为三轴试验时指定的围压值，单位：MPa，
此新公式替换了原规程中的公式q=σ1-σ3。

2. 根据权利要求1所述的一种高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法，其特征是:
轴应力由原规程中以下公式【1】～【6】计算得到：
【1】hc=h0×(1-ΔVV0)1/3,]]>
【2】Ac=V0-ΔVhc,]]>
【3】Vc=hcAc，
式中：
hc——试样固结后的高度，单位：cm，
Ac——试样固结后的面积，单位：cm2，
Vc——试样固结后的体积，单位：cm3，
h0——试样初始高度，cm，
V0——试样初始体积，单位：cm3，
Δhc——固结下沉量，单位：cm2，
ΔV——固结排水量，单位：cm3。
【4】σ1=FAa,]]>
【5】Aa=Vc-ΔVihc-Δhi,]]>
【6】hi=hc-Δhi，
Vc——试样固结后的体积，单位：cm3；
ΔVi——剪切过程中试样的体积变化，单位：cm3；
Δhi——剪切过程中试样的高度变化，单位：cm。

说明书

说明书高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法
技术领域
本发明涉及土木工程中的粗粒土固结排水剪试验领域，特别是一种高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法。
背景技术
目前，世界上许多国家将要或正在修建坝高在300m级面板堆石坝。例如，菲律宾正在修建234m高的Abula面板堆石坝；巴基斯坦正在修建270m高的Basha面板堆石坝，建成后它们的坝高都将高于中国坝高233m的水布垭面板堆石坝(已建成的世界最高面板堆石坝)。而我国澜沧江、金沙江、怒江、雅砻江、大渡河和黄河上游以及西藏的雅鲁藏布江等，有许多适宜建设超高面板堆石坝的坝址。例如坝高在250m～350m的茨哈峡、马吉、古水、如美、坝高352m的金沙江其宗水电站。
由于世界上还没有300m级面板坝的工程先例建成，也就缺乏可供参照的建设经验和实测数据。通常坝体变形量与坝高平方成比例，随着坝高的大幅度增加，在自重、高水压力作用下，300m高面板坝的坝体最大沉降，并不等于高150m坝的2倍，也不等于200m高面板坝的1.5倍，其应力变形性状有别于150m～200m高面板坝，无法根据150m级或200m高面板坝的经验外推。因此，马洪琪院士在“300m级高面板堆石坝适应性及对策研究”启动会议上提出：“300m级面板坝坝体变形大，因此应对筑坝材料的强度和变形特征深入研究”，也就是说要研究适用于300m级堆石坝的本构模型。
目前，基于临界状态理论的本构模型成为本构模型家族中有很大发展前影且独具特色的一员。由于对土体破坏、剪胀剪缩分界点等特性都有明确清晰的定义，且已经成功应用于土、和砂，临界状态本构模型体现了良好的实用优越性和理论上的严密性。对于象堆石料这样包含较大粒径的粗粒土，也已经发展了几个临界状态本构模型。但困扰大家的是，由于室内试验的围压需取得较高，因此大三轴试验中粗料土的临界状态参数确定的问题变得非常重要。
《高等土力学》指出：当达到临界状态时，塑性剪应变无限增大，塑性体积应变增量和有效应力增量为0，土体处于完全塑性状态，此时所有的有效应力终点均位于同一条直线（应力比等于M）上，该直线称为临界状态线。也就是说大三轴试验中的砾石（gravel）处在临界状态时，体变εv不再变化，偏应力q、平均主应力p也不再增加。可是，根据规程整理出的粗粒土的三轴固结排水剪试验结果中的应力应变曲线（q-ε曲线）的形状常常是驼峰型即到了最高点后q就下降了，见图1。而通常都取偏应力q的最高点作为临界状态点，也就是说，土一但达到临界状态点，随后偏应力q就开始下降。而按照《高等土力学》定义，偏应力q应该不变或基本不变。但按规程整理出的三轴试验曲线，与《高等土力学》中定义的偏应力q不变明显不相符合。这是为什么呢？
另外，根据体变εv不变得到的临界状态点，明显偏后于根据应驼峰型应力应变曲线（q-ε）的峰值点q得到临界状态点。即由应力应变曲线和体变－应变曲线得到的临界状态点位置不一样。
如图1中所示，由现有规程中技术由剪应力-轴变曲线q-εa确定的破坏点，明显和由体变-轴变曲线εv-εa确定的破坏点位置不一致，从而导致在实际工程中无所适从。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法，可以确保由剪应力-轴变曲线q-εa和体变-轴变曲线εv-εa获得的土样破坏点位置相一致。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述的技术方案：一种高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法，包括以下步骤：
一、将粗粒土试样放入三轴固结排水剪试验装置中进行试验；
二、在试验中获得数据；
三、由申请人推导出的新公式：
q=σ1-πr2Aaσ3]]>
式中：
σ1为轴应力，单位：MPa，
Aa为试件圆台底面积，单位：cm2，
r为试件圆台顶半径，单位：cm，
σ3为三轴试验时指定的围压值，单位：MPa，
计算得到固结排水剪中的剪应力。
轴应力由原规程中以下公式【1】～【6】计算得到：
【1】hc=h0×(1-ΔVV0)1/3,]]>
【2】Ac=V0-ΔVhc,]]>
【3】Vc=hcAc，
式中：
hc——试样固结后的高度，单位：cm，
Ac——试样固结后的面积，单位：cm2，
Vc——试样固结后的体积，单位：cm3，
h0——试样初始高度，单位：cm，
V0——试样初始体积，单位：cm3，
Δhc——固结下沉量，单位：cm2，
ΔV——固结排水量，单位：cm3，
【4】σ1=FAa,]]>
【5】Aa=Vc-ΔVihc-Δhi,]]>
【6】hi=hc-Δhi，
Vc——试样固结后的体积，cm3；
ΔVi——剪切过程中试样的体积变化，cm3；
Δhi——剪切过程中试样的高度变化，cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
通过增加了围压在试样的轴向上的分力参数，更正了现有技术的规程未考虑水压力影响的疏忽，本发明的公式改正规程(SL-237-017-1999)公式【14】中在高围压情况下剪应力-轴应变曲线(q-εa)提前弯曲的错误。
根据本发明的新公式对计算机自动记录的试验数据进行计算处理，按剪应力-轴变曲线(q-εa)和按体变-轴变曲线εv-εa得到的临界状态点（破坏点）一致性好，适于工程应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为现有技术中的剪应力-轴变曲线(q-εa)和按体变-轴变曲线εv-εa。
图2a为固结前和固结后试样尺寸。
图2b为剪切时试样受力分析图。
图3a为垫层料围压0.6MPa卸荷后的照片。
图3b为垫层料围压1.0MPa卸荷后的照片。
图3c为垫层料围压1.6MPa卸荷后的照片。
图3d为垫层料围压2.15MPa卸荷后的照片。
图4为计算过程中拟合的圆台脱离体示意图。
图5为图4中的半个圆台脱离体。
图6为本发明获得的剪应力-轴变曲线(q-εa)和按体变-轴变曲线εv-εa。
图7为由本发明的方法获得的堆石料临界状态下平均主应力p与剪应力q在围压3MPa范围内的关系图。
图8为由本发明的方法获得的堆石料临界状态下孔隙比ｅ与平均主应力ｐ的对数在围压3MPa范围内的关系图。
图9为本发明中公式【12】的立体推导示意图。
图10为本发明中公式【12】的纵剖面推导示意图。
图11为本发明中公式【12】的顶面推导示意图。
具体实施方式
按规程整理出的三轴试验曲线，与《高等土力学》中定义的偏应力q不变明显不相符合。另外，根据体变εv不变得到的临界状态点，明显偏后于根据应驼峰型应力应变曲线（q-ε）的峰值点q得到临界状态点。即由应力应变曲线和体变－应变曲线得到的临界状态点位置不一样。
经仔细查找原因，与现行规程中规定的处理三轴固结排水剪试验数据的方法密切相关。申请人在进行大量的大三轴试验的过程中，展开思考，对试样受力分析，分别列出轴向和水平向力的平衡方程，得到了替换《水电水利工程土工试验规程》SL237-017-1999固结排水试验中的公式19.6.2-1、19.6.2-2的新公式。新公式更正了原规程中的错误，可以很好的解决高围压下应力-应变曲线峰值点（即试样破坏点）与体变-应变曲线峰值点不一致的问题，即根据新公式，以上两条曲线的峰值点都对应于同一轴变值，从而能够很好的确定破坏点，进而更准确的确定临界状态本构模型参数，然后代入有限元程序中，可以得到更接近实际的大坝变形值，克服现有计算的变形值偏小的问题。
1、《水电水利工程土工试验规程》中的公式。
1.1规程中固结后试样的高度、面积和体积。
2006年12月17日发布的中华人民共和国电力行业标准《水电水利工程土工试验规程》SL237-1999规定了三轴固结排水剪试验数据的处理方法。如图2a所示，由于固结后试样的形状基本是圆柱形，所以规程按圆柱形考虑。
固结前圆柱型试样的平面图为实线所示的abcd，固结时由于三个方向受压，变为虚实所示的efgh。
规程第100页规定按下列公式【1】～【6】计算试样固结后实测的高度、面积和体积：
【1】hc=h0×(1-ΔVV0)1/3---(19.5.4-1)]]>
【2】Ac=V0-ΔVhc---(19.5.4-2)]]>
【3】      Vc＝hcAc   (19.5.4-3)
式中：
hc——试样固结后的高度，单位：cm；
Ac——试样固结后的面积，单位：cm2；
Vc——试样固结后的体积，单位：cm3；
h0——试样初始高度，单位：cm；
V0——试样初始体积，单位：cm3；
Δhc——固结下沉量，单位：cm2；
ΔV——固结排水量，单位：cm3。
规程中计算固结后的体积和面积和公式是合理可行的。本发明中照样使用。
1.2、规程中剪切过程中试样的高度、面积和体积。
粗粒土剪切时试样的形状更象鼓形，为了简单起见，规程按体积相等原则，将鼓形试样简化为等体积的圆柱，见图2b。因此，规程104～105页按下列公式计算剪切时试样校正面积：
【4】σ1=FAa]]>
【5】Aa=Vc-ΔVihc-Δhi---(19.6.2-1)]]>
【6】hi=hc-Δhi
式中：
Vc——试样固结后的体积，单位：cm3；
ΔVi——剪切过程中试样的体积变化，单位：cm3；
Δhi——剪切过程中试样的高度变化，单位：cm。
如上所示的试样校正面积Aa实际是平均面积，是等效圆柱的面积。试样顶的力F由环向测力计（传感器）测出求得。
如图3a～图3d中所示，实际的试样其实是鼓形的（可较好的近似为圆台），由此获得的数据必然出现偏差。
2、按圆台推出的新公式（符号取与《水电水利工程土工试验规程》一致）：
规程上的公式（5.1.2）的缺点在于试样轴向受力压缩时，试样的形状不再是圆柱形，如图3a～图3d中所示，试样在围压卸荷后成鼓形，也比较象两个同样大小的圆台扣在一起。由于不再是外壁垂直的圆柱，由围压水施加的σ3将在垂直方向上产生轴向分力，该力不能够忽略，忽略该分力则导致了实验结果的不准确。特别是在轴变εa较大，从而试样外鼓较大的高围压试验中。这时，将试样简化为圆柱不合适，为简单起见，可按体积相等原则，简化为与鼓形试样体积相等的的上下两个等体积的圆台。规程选择与试样等体积、等高的圆柱做为分析用的脱离体，圆柱截面积为 Aa。因此，申请者选择下底面积为Aa处的圆台建立脱离体。脱离体的高为ha.圆台底面积为Aa半径为Ra；圆台上底半径为r,r=D(1-ε)/2，其中D为固结后的上底直径;圆台母线长为la,侧面积为Sl。以下关系式成立：
【7】         Sl=πla(r+Ra)     （几何书上圆台侧面积公式）。
【8】         R-r=lasinθ        （几何书上圆台线段的关系公式）。
参见图4，围压σ3在轴向的分量为σ3sinθ×Sl,由于试样自重相对较小，规程中忽略了它，所以我们也忽略自重。建立轴向力的平衡方程:
【9】σ1l×Aa=σ1×Aa+σ3sinθ×πla(Ra+r)申请人列出的垂直向力的平衡公式）。
其中σ1是规程中按【4】式计算得到的轴应力；σ3是试验时给定的围压;σ1l是圆台底面积为Aa上的轴应力。
将式【8】代入式【9】，等号两端同除以Aa，得到：
【10】           σ1l=σ1+σ3πRa2-πr2Aa]]>   （申请人推导）。
事实上，由水力学知识可知，σ3作用于圆台侧面积上的轴向力等于其在圆台下底上的投影。即等于外半径为Ra、内半径为r的圆环面积（πRa2-πr2）乘以σ3。
由于πRa2=Aa,得到简化形式：
【11】          σ1l=σ1+σ3-πr2Aaσ3]]>   （申请人推导）。
由【12】                 σ3l=σ3。
最终按照《高等土力学》书中的定义，剪应力q等于q=σ1l-σ3l，简化为：
【13】                    q=σ1l-σ3l=σ1-πr2Aaσ3]]>   （申请人推得的最终公式）。
其中公式【12】的推导过程为：
如图9所示，在半圆台上取一微分曲面ABED，对于微分曲面ABED，可视为倾斜的平面梯形，其面积为ds，设它与圆台中心轴线OO’夹角为θ，作用于微分曲面ABED上的合力为dF，如图10所示。圆台侧面上有大小为σ3的压强，σ3为定值，dF在平行于圆台上顶面的分力为dF'。
参见图11，有：
ds=(r+Ra)×dα×hacosθ×12]]>（几何换算关系）
dF=σ3×ds（高等数学知识）
dF'=dF×cosθ（高等数学知识）。
由图11可得，力dF'在垂直于半圆台ACFD平面的分力为dFx，即为：
dFx=dF'×sinα。（力的平衡方程式）
由上式可得：dFx=σ3×(r+Ra)×dα×hacosθ×12×cosθ×sinα]]>（发明人推导）
于是：dFx=&Integral;0πσ3×(r+Ra)×dα×hacosθ×12×cosθ×sinα]]>（发明人推导）
化简得：dFx=&Integral;0πσ3×(r+Ra)×dα×ha×12×sinα]]>（发明人推导）
=σ3×(r+Ra)×ha2&Integral;0πsinαdα]]>（发明人推导）
而&Integral;0πsinαdα=(-cosπ)-(-cos0)=(1)-(-1)=2]]>（高等数学积分公式）
得Fx=σ3×(2r+2Ra)2×ha=σ3×SACFD]]>（发明人推导）。
在半圆台ACFD平面上作用有大小为σ3l的压强，σ3l为定值，其在半圆台ACFD平面上产生的合力为Fl，有：
Fl=σ3l×SACFD（力的平衡方程式）
水平向列力的平衡方程可得：
Fl=Fx（力的平衡方程式）
于是有：σ3l=σ3（发明人推得的结果）。
而规程中固结排水剪中的剪应力公式为式【14】：
【14】   q=σ1-σ3。
在申请人推得的式【13】和原规程【14】中,σ1是原规程中按式【4】-【6】得到的轴应力；σ3是大三轴试验时指定的围压值。
下面，申请人推得的新公式【13】和原规程中的公式【14】都用来处理了水布垭坝的坝料的大三轴试验数据，从而可以分辩出哪一个是合理的。
3、水布垭面板坝大三轴试验的应力应变曲线。
3.1材料特性。
坝高233m的水布垭混凝土面板堆石坝是目前世界上已建同类坝型中的最高坝，比世界上已建成的最高面板堆石坝——墨西哥阿瓜密尔帕大坝高出46m，比中国国内已建成的最高面板堆石坝——天生桥一级面板堆石坝高出55m。在高应力下大坝填料的工程特性是关系大坝建设成功与否的关键问题。
试验材料采用茅口组灰岩堆石料，它的物理性质为：比重2.73，岩块密度2.69g/cm3，饱和吸水率0.76%，饱和时极限抗压强度68.1MPa，干态极限抗压强度87.3MPa，软化系数0.78。图6为料场现场取料。
三轴试验基本性质指标：制样干密度2.18g/cm3，各级配占试样总重量的百分比：60～40mm20%、40～20mm25.6%、20～10mm18.4%、10～5mm16%、5～2mm12%、2～1mm3%、1～0.5mm3%、0.5～0mm2%。申请者领导项目组成员完成23个试样。为了能清楚的看清试验曲线，从中选了代表性的5根画在了图6中。其中横轴上的△○◇+×代表按新公式【13】，对试验电脑记录的原始数据进行计算得出的数据和曲线；黑色虚线则代表按规程上公式对电脑记录的原始数据进行计算得出的数据和曲线。
由图6可见，新公式【13】得到的曲线，按剪应力最大值得到的临界状态点（破坏点）与按体变不变时得到的临界状态点有很好的一致性。而规程中公式【14】，曲线（黑色虚线）则提前向下弯曲，按剪应力最大值得到的临界状态点明显提前，与按体变不变得到的临界状态点不是同一位置。
根据新公式【13】中的数据得到了堆石料的临界状态特性：
结论1:23个大三轴固结排水剪试验数据表明：堆石料临界状态下平均主应力p与剪应力q在围压3MPa范围内是直线关系。参见图7。
结论2:23个大三轴固结排水剪试验数据表明：堆石料临界状态下孔隙比ｅ与平均主应力ｐ的对数在围压3MPa范围内是直线关系。参见图8。
4、结论
新公式【13】引入了围压在试样的轴向分力参数，更正了原试验规程未考虑水围压影响的疏忽，新公式改正规程(SL-237-017-1999)公式【14】中在高围压试验中剪应力-轴应变曲线(q-εa)提前弯曲的错误。
根据新公式对计算机自动记录的试验数据进行计算处理，按剪应力-轴变曲线(q-εa)和按体变-轴变曲线εv-εa得到的临界状态点（破坏点）一致性好，适于工程实用。
根据新公式【13】可以得到正确的试验曲线，进而整理出更加准确的本构参数来进行三维有限元计算，可以更准确的预测300米级堆石坝的变形和应力。
5、本发明的实验步骤为现有技术中的标准实验步骤，具体为：
粗粒土三轴试验操作过程：
一、装样（土样高度60cm）
1、将各粒组五等分装入拌样容器中；小铲拌和均匀，洒水前记录喷壶水量；
2、不要忘了在底座上面放二层滤纸；高围压试验在承模筒内衬1.1米长，0.9米高以上的喷塑布。
3、将各土样装入承模筒内，用钢筋棒捣周边，使孔隙充填细颗粒。
4、土样上面放两层滤纸；
5、放好压头，压头和高压管连在一起的，检查接口是否松动，以防试验中漏水导致试验失败。
（注意事项：用表面振动器时，4个扶好，防止承模桶倾倒，或底下小车车轮出轨。）
二、试样脱气
1、首先先将上孔压和下孔压通道用水冲洗，然后连接压头上的管子，连接下孔压传感器，开始脱气。
（注意事项：底座上的小橡皮圆圈不能掉，掉了会漏气，每次换新的）；
2、首先打开电源开关，然后开启真空泵，打开脱气阀、脱气阀、分配阀、上孔压阀使试样脱气，当下孔压显示负压时，拆下承模筒。
注意事项：抽完真空要先关闭三轴仪上的各个阀门，然后再停止真空泵。
三、压力室注水
1、各参数（载荷、围压、孔压、反压）调零；
2、把试样装好后推入指定位置，接围压传感器、下孔压传感已接、接围压管、下孔压管；
3、打开围压阀，接进水管，拧开压力室排气孔，打开自来水（围压管）开关，然后打开进水阀开始注水。
4、当压力室排气孔开始溢水时，注水完成。先关闭自来水开关，再关闭进水阀，拧紧压力室排气孔。
四、自然饱和法
1、移走上孔压管，使上孔压与排水管相连；
2、打开脱水罐供水阀，和水池边脱气水笼头，为脱气罐注满水。然后关闭脱气罐供水阀；
3、饱和前开电脑，记录体变管读数；
4、打开下孔压阀、饱和阀、连接阀、连接阀，开始饱和。
注意事项：试样饱和的标准是看排水管水是否连续排出，并计算进出水量与孔隙体积量。
五、试样固结
1、饱和结束后，关闭饱和阀、下孔压阀、上孔压阀。移走上孔压上面的排水管，换上孔压管；
2、打开反压阀、连接阀2、饱和阀，使反压罐存水1000ml左右；
3、在三轴仪上开启上孔压阀、围压阀、分配阀1、反压阀；
4、调节横梁升，要先开启油源，参照系统压力对照表调节系统压力；
5、进行电脑上的操作，先把油缸位移提到58mm；
6、横梁降，与试样上部活塞接触（勿忘）；
7、设置“试验类型”、“参数设置”、“试验控制”；
8、侧向控制方式选择用“围压控制”，设“速度”、“围压保持目标”（然后点击“确定”按钮），（可取0.05～0.1MPa/分钟）。
点击“数据管理”中的“等间距存储数据”，和“图形开”按钮，点击围压处的“确定”按钮；
9、体变不用清零，开始固结；
10、软件判定固结时间到或稳定标准到（体积不变化）提示固结结束，
点击“图形输出”中的“图形关”按钮，
点击“数据管理”中的“存储结束”按钮，
点击“图形输出”中的“存储曲线”按钮，将其保存为固结曲线。
注意事项：剪切之前要对照系统压力对照表调节系统压力。
六、试样剪切
安装变形传感器且对好初始位置（显示1～2mm最好），对载荷选择分档且清零。
A、围压保持不变的剪切试验
1、剪切开始前，检查侧向水缸活塞是否回零；
2、调节横梁位置，使横梁与试样接触，载荷变化在10之内；
3、轴向控制方式选择“变形控制”，输入“速度”和“变形保持目标”值。
（可取0.5mm/分钟、150mm）；
4、点击“数据管理”中的“等间距存储”按钮；
5、点击围压处的“确定”按钮就开始剪切了，打开上孔压阀、分配阀、反压阀为排水剪，；
6、剪切完成后点击“图形输出”中的“图形关”按钮，
点击“数据管理”中的“存储结束”按钮，
点击“图形输出”中的“存储曲线”按钮，将其保存为剪切曲线。
七、卸载
1、关闭底座上两个阀门；
2、轴向控制方式选择“轴位移控制”，输入1mm/分钟，“位移保持目标”设为零；
3、卸载围压，即选择用“围压控制”，设“速度”、“围压保持目标”（设为零）；
4、轴向位移降到50左右时，拧开压力室排气孔，开始排水；
5、关闭系统压力，取下轴向位移传感器；
6、将压力室推至吊装位置，拆下围压、孔压、反压压力传感器，吊起压头用竹板支撑，拆除紧固螺栓，卸下压力室，装上透水板起吊环，将透水板和试样一起吊出，冲洗底座及管路。
7、退出软件系统，关闭电控柜电源，关闭计算机，拉下电源。
注意事项
试验运行中的系统，当液压源的压力未降为零或停止之前，千万不能关闭测量控制器，否则将使作动器失控产生冲击，使部件或试件损坏。

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1、(10)申请公布号 CN 103528897 A (43)申请公布日 2014.01.22 CN 103528897 A (21)申请号 201310487521.X (22)申请日 2013.10.17 G01N 3/24(2006.01) (71)申请人三峡大学地址 443002 湖北省宜昌市大学路 8 号 (72)发明人孙大伟徐志华张国栋姚惠芹王康平华裴叶朗李哲群程润喜 (74)专利代理机构宜昌市三峡专利事务所 42103 代理人成钢 (54) 发明名称高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法 (57) 摘要一种高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状。

2、态参数确定方法，包括以下步骤：一、将粗粒土试样放入三轴固结排水剪试验装置中进行试验；二、在试验中获得数据；三、由公式：计算得到固结排水剪中的剪应力。通过增加了水压力在试样的轴向上的分力参数，更正了现有技术的规程未考虑水压力影响的疏忽，本发明的公式改正规程 (SL-237-017-1999) 公式【14】中剪应力 - 轴应变曲线 (q-a) 在高围压试验工况下提前弯曲的错误。根据本发明的新公式对计算机自动记录的试验数据进行计算处理，按剪应力 - 轴变曲线 (q-a) 和按体变 - 轴变曲线 v-a得到的临界状态点（破坏点）一致性好，适于工程。

3、应用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页说明书 9 页附图 9 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图9页 (10)申请公布号 CN 103528897 A CN 103528897 A 1/2 页 2 1. 一种高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法，其特征是包括以下步骤：一、将粗粒土试样放入三轴固结排水剪试验装置中进行试验；二、在试验中获得数据；三、由公式：计算得到固结排水剪中的剪应力，式中： 1为轴应力，单位： MPa， Aa为试件圆台底面积，单位： cm2， r 为试。

4、件圆台顶半径，单位： cm， 3为三轴试验时指定的围压值，单位： MPa，此新公式替换了原规程中的公式 q=1-3。 2. 根据权利要求 1 所述的一种高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法，其特征是 : 轴应力由原规程中以下公式【1】【6】计算得到：【1】【2】【3】 Vc=hcAc，式中： hc试样固结后的高度，单位： cm， Ac试样固结后的面积，单位： cm2， Vc试样固结后的体积，单位： cm3， h0试样初始高度， cm， V0试样初始体积，单位： cm3， hc固结下沉量，单位： cm2， V固结排水量，单位：。

5、cm3。【4】【5】【6】 hi=hc-hi， Vc试样固结后的体积，单位： cm3； Vi剪切过程中试样的体积变化，单位： cm3；权利要求书 CN 103528897 A 2 2/2 页 3 hi剪切过程中试样的高度变化，单位： cm。权利要求书 CN 103528897 A 3 1/9 页 4 高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法技术领域 0001 本发明涉及土木工程中的粗粒土固结排水剪试验领域，特别是一种高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法。背景技术 0002 目前，世界上许多国家将要或正在修建坝高在 300m 级。

6、面板堆石坝。例如，菲律宾正在修建 234m 高的 Abula 面板堆石坝；巴基斯坦正在修建 270m 高的 Basha 面板堆石坝，建成后它们的坝高都将高于中国坝高 233m 的水布垭面板堆石坝 ( 已建成的世界最高面板堆石坝)。而我国澜沧江、金沙江、怒江、雅砻江、大渡河和黄河上游以及西藏的雅鲁藏布江等，有许多适宜建设超高面板堆石坝的坝址。例如坝高在 250m 350m 的茨哈峡、马吉、古水、如美、坝高 352m 的金沙江其宗水电站。 0003 由于世界上还没有 300m 级面板坝的工程先例建成，也就缺乏可供参照的建设经验和实测数据。通常坝体变形量与坝高平。

7、方成比例，随着坝高的大幅度增加，在自重、高水压力作用下， 300m 高面板坝的坝体最大沉降，并不等于高 150m 坝的 2 倍，也不等于 200m 高面板坝的 1.5 倍，其应力变形性状有别于 150m 200m 高面板坝，无法根据 150m 级或 200m 高面板坝的经验外推。因此，马洪琪院士在 “300m 级高面板堆石坝适应性及对策研究” 启动会议上提出：“300m 级面板坝坝体变形大，因此应对筑坝材料的强度和变形特征深入研究” ，也就是说要研究适用于 300m 级堆石坝的本构模型。 0004 目前，基于临界状态理论的本构模型成为本构模型家族中有很大发展前影。

8、且独具特色的一员。由于对土体破坏、剪胀剪缩分界点等特性都有明确清晰的定义，且已经成功应用于土、和砂，临界状态本构模型体现了良好的实用优越性和理论上的严密性。对于象堆石料这样包含较大粒径的粗粒土，也已经发展了几个临界状态本构模型。但困扰大家的是，由于室内试验的围压需取得较高，因此大三轴试验中粗料土的临界状态参数确定的问题变得非常重要。 0005 高等土力学指出：当达到临界状态时，塑性剪应变无限增大，塑性体积应变增量和有效应力增量为 0，土体处于完全塑性状态，此时所有的有效应力终点均位于同一条直线（应力比等于 M）上，该直线称为临界状态线。也就是。

9、说大三轴试验中的砾石（gravel）处在临界状态时，体变 v不再变化，偏应力 q、平均主应力 p 也不再增加。可是，根据规程整理出的粗粒土的三轴固结排水剪试验结果中的应力应变曲线（q- 曲线）的形状常常是驼峰型即到了最高点后 q 就下降了，见图 1。而通常都取偏应力 q 的最高点作为临界状态点，也就是说，土一但达到临界状态点，随后偏应力 q 就开始下降。而按照高等土力学定义，偏应力 q 应该不变或基本不变。但按规程整理出的三轴试验曲线，与高等土力学中定义的偏应力 q 不变明显不相符合。这是为什么呢？ 0006 另外，根据体变 v不变得到的临界。

10、状态点，明显偏后于根据应驼峰型应力应变曲线（q-）的峰值点 q 得到临界状态点。即由应力应变曲线和体变应变曲线得到的临界状态点位置不一样。说明书 CN 103528897 A 4 2/9 页 5 0007 如图 1 中所示，由现有规程中技术由剪应力 - 轴变曲线 q-a确定的破坏点，明显和由体变-轴变曲线v-a确定的破坏点位置不一致，从而导致在实际工程中无所适从。发明内容 0008 本发明所要解决的技术问题是提供一种高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法，可以确保由剪应力 - 轴变曲线 q-a和体变 - 轴变曲线 v-a获得的土样破坏点位置相一致。 0。

11、009 为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述的技术方案：一种高围压下粗粒土大三轴试验数据临界状态参数确定方法，包括以下步骤： 0010 一、将粗粒土试样放入三轴固结排水剪试验装置中进行试验； 0011 二、在试验中获得数据； 0012 三、由申请人推导出的新公式： 0013 0014 式中： 0015 1为轴应力，单位： MPa， 0016 Aa为试件圆台底面积，单位： cm2， 0017 r 为试件圆台顶半径，单位： cm， 0018 3为三轴试验时指定的围压值，单位： MPa， 0019 计算得到固结排水剪中的剪应力。 0020 轴应力由原规。

12、程中以下公式【1】【6】计算得到： 0021 【1】 0022 【2】 0023 【3】 Vc=hcAc， 0024 式中： 0025 hc试样固结后的高度，单位： cm， 0026 Ac试样固结后的面积，单位： cm2， 0027 Vc试样固结后的体积，单位： cm3， 0028 h0试样初始高度，单位： cm， 0029 V0试样初始体积，单位： cm3， 0030 hc固结下沉量，单位： cm2， 0031 V固结排水量，单位： cm3， 0032 【4】说明书 CN 103528897 A 5 3/9 页 6 0033 【5】 0034 【6。

13、】 hi=hc-hi， 0035 Vc试样固结后的体积， cm3； 0036 Vi剪切过程中试样的体积变化， cm3； 0037 hi剪切过程中试样的高度变化， cm。 0038 与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 0039 通过增加了围压在试样的轴向上的分力参数，更正了现有技术的规程未考虑水压力影响的疏忽，本发明的公式改正规程 (SL-237-017-1999) 公式【14】中在高围压情况下剪应力 - 轴应变曲线 (q-a) 提前弯曲的错误。 0040 根据本发明的新公式对计算机自动记录的试验数据进行计算处理，按剪应力 - 轴变曲线 (q-a) 和按体变 - 轴变曲线。

14、 v-a得到的临界状态点（破坏点）一致性好，适于工程应用。附图说明 0041 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明： 0042 图 1 为现有技术中的剪应力 - 轴变曲线 (q-a) 和按体变 - 轴变曲线 v-a。 0043 图 2a 为固结前和固结后试样尺寸。 0044 图 2b 为剪切时试样受力分析图。 0045 图 3a 为垫层料围压 0.6MPa 卸荷后的照片。 0046 图 3b 为垫层料围压 1.0MPa 卸荷后的照片。 0047 图 3c 为垫层料围压 1.6MPa 卸荷后的照片。 0048 图 3d 为垫层料围压 2.15MPa 卸荷后的照片。 0049 图。

15、4 为计算过程中拟合的圆台脱离体示意图。 0050 图 5 为图 4 中的半个圆台脱离体。 0051 图 6 为本发明获得的剪应力 - 轴变曲线 (q-a) 和按体变 - 轴变曲线 v-a。 0052 图 7 为由本发明的方法获得的堆石料临界状态下平均主应力 p 与剪应力 q 在围压 3MPa 范围内的关系图。 0053 图 8 为由本发明的方法获得的堆石料临界状态下孔隙比与平均主应力的对数在围压 3MPa 范围内的关系图。 0054 图 9 为本发明中公式【12】的立体推导示意图。 0055 图 10 为本发明中公式【12】的纵剖面推导示意图。 0056 图 11 为本发明中公式。

16、【12】的顶面推导示意图。具体实施方式 0057 按规程整理出的三轴试验曲线，与高等土力学中定义的偏应力 q 不变明显不相符合。另外，根据体变 v不变得到的临界状态点，明显偏后于根据应驼峰型应力应变曲线（q-）的峰值点 q 得到临界状态点。即由应力应变曲线和体变应变曲线得到的临界状态点位置不一样。说明书 CN 103528897 A 6 4/9 页 7 0058 经仔细查找原因，与现行规程中规定的处理三轴固结排水剪试验数据的方法密切相关。申请人在进行大量的大三轴试验的过程中，展开思考，对试样受力分析，分别列出轴向和水平向力的平衡方程，得到了替换水电水。

17、利工程土工试验规程 SL237-017-1999 固结排水试验中的公式 19.6.2-1、 19.6.2-2 的新公式。新公式更正了原规程中的错误，可以很好的解决高围压下应力 - 应变曲线峰值点（即试样破坏点）与体变 - 应变曲线峰值点不一致的问题，即根据新公式，以上两条曲线的峰值点都对应于同一轴变值，从而能够很好的确定破坏点，进而更准确的确定临界状态本构模型参数，然后代入有限元程序中，可以得到更接近实际的大坝变形值，克服现有计算的变形值偏小的问题。 0059 1、水电水利工程土工试验规程中的公式。 0060 1.1 规程中固结后试样的高度、面积和体积。 00。

18、61 2006 年 12 月 17 日发布的中华人民共和国电力行业标准水电水利工程土工试验规程 SL237-1999 规定了三轴固结排水剪试验数据的处理方法。如图 2a 所示，由于固结后试样的形状基本是圆柱形，所以规程按圆柱形考虑。 0062 固结前圆柱型试样的平面图为实线所示的 abcd，固结时由于三个方向受压，变为虚实所示的 efgh。 0063 规程第 100 页规定按下列公式【1】【6】计算试样固结后实测的高度、面积和体积： 0064 【1】 0065 【2】 0066 【3】 Vc hcAc (19.5.4-3) 0067 式中： 0068 hc试样固结。

19、后的高度，单位： cm ； 0069 Ac试样固结后的面积，单位： cm2； 0070 Vc试样固结后的体积，单位： cm3； 0071 h0试样初始高度，单位： cm ； 0072 V0试样初始体积，单位： cm3； 0073 hc固结下沉量，单位： cm2； 0074 V固结排水量，单位： cm3。 0075 规程中计算固结后的体积和面积和公式是合理可行的。本发明中照样使用。 0076 1.2、规程中剪切过程中试样的高度、面积和体积。 0077 粗粒土剪切时试样的形状更象鼓形，为了简单起见，规程按体积相等原则，将鼓形试样简化为等体积的圆柱，见图2b。

20、。因此，规程104105页按下列公式计算剪切时试样校正面积： 0078 【4】说明书 CN 103528897 A 7 5/9 页 8 0079 【5】 0080 【6】 hi=hc-hi 0081 式中： 0082 Vc试样固结后的体积，单位： cm3； 0083 Vi剪切过程中试样的体积变化，单位： cm3； 0084 hi剪切过程中试样的高度变化，单位： cm。 0085 如上所示的试样校正面积 Aa实际是平均面积，是等效圆柱的面积。试样顶的力 F 由环向测力计（传感器）测出求得。 0086 如图 3a 图 3d 中所示，实际的试样其实是鼓形的（可较。

21、好的近似为圆台），由此获得的数据必然出现偏差。 0087 2、按圆台推出的新公式（符号取与水电水利工程土工试验规程一致）： 0088 规程上的公式（5.1.2）的缺点在于试样轴向受力压缩时，试样的形状不再是圆柱形，如图 3a 图 3d 中所示，试样在围压卸荷后成鼓形，也比较象两个同样大小的圆台扣在一起。由于不再是外壁垂直的圆柱，由围压水施加的 3将在垂直方向上产生轴向分力，该力不能够忽略，忽略该分力则导致了实验结果的不准确。特别是在轴变 a较大，从而试样外鼓较大的高围压试验中。这时，将试样简化为圆柱不合适，为简单起见，可按体积相等原则，简化。

22、为与鼓形试样体积相等的的上下两个等体积的圆台。规程选择与试样等体积、等高的圆柱做为分析用的脱离体，圆柱截面积为 Aa。因此，申请者选择下底面积为Aa处的圆台建立脱离体。脱离体的高为 ha. 圆台底面积为 Aa半径为 Ra；圆台上底半径为 r,r=D(1-)/2，其中 D 为固结后的上底直径 ; 圆台母线长为 la, 侧面积为 Sl。以下关系式成立： 0089 【7】 Sl=la(r+Ra) （几何书上圆台侧面积公式）。 0090 【8】 R-r=lasin （几何书上圆台线段的关系公式）。 0091 参见图4，围压3在轴向的分量为3sinSl,由于试样自重相对较小，。

23、规程中忽略了它，所以我们也忽略自重。建立轴向力的平衡方程 : 0092 【9】 1lAa=1Aa+3sinla(Ra+r)申请人列出的垂直向力的平衡公式）。 0093 其中 1是规程中按【4】式计算得到的轴应力； 3是试验时给定的围压 ;1l是圆台底面积为 Aa上的轴应力。 0094 将式【8】代入式【9】，等号两端同除以 Aa，得到： 0095 【10】（申请人推导）。 0096 事实上，由水力学知识可知， 3作用于圆台侧面积上的轴向力等于其在圆台下底上的投影。即等于外半径为 Ra、内半径为 r 的圆环面积（Ra2-r2）乘以 3。 0097 由于。

24、Ra2=Aa, 得到简化形式： 0098 【11】（申请人推导）。 0099 由【12】 3l=3。 0100 最终按照高等土力学书中的定义，剪应力 q 等于 q=1l-3l，简化为：说明书 CN 103528897 A 8 6/9 页 9 0101 【13】（申请人推得的最终公式）。 0102 其中公式【12】的推导过程为： 0103 如图 9 所示，在半圆台上取一微分曲面 ABED，对于微分曲面 ABED，可视为倾斜的平面梯形，其面积为 ds，设它与圆台中心轴线 OO 夹角为，作用于微分曲面 ABED 上的合力为 dF，如图 10 所。

25、示。圆台侧面上有大小为 3的压强， 3为定值， dF 在平行于圆台上顶面的分力为 dF。 0104 参见图 11，有： 0105 （几何换算关系） 0106 dF=3ds（高等数学知识） 0107 dF=dFcos（高等数学知识）。 0108 由图 11 可得，力 dF 在垂直于半圆台 ACFD 平面的分力为 dFx，即为： 0109 dFx=dFsin。（力的平衡方程式） 0110 由上式可得：（发明人推导） 0111 于是：（发明人推导） 0112 化简得：（发明人推导） 0113 （发明人推导） 0114 而（高等数学积分公式） 0115 得（发明人推导）。 01。

26、16 在半圆台 ACFD 平面上作用有大小为 3l的压强， 3l为定值，其在半圆台 ACFD 平面上产生的合力为 Fl，有： 0117 Fl=3lSACFD（力的平衡方程式） 0118 水平向列力的平衡方程可得： 0119 Fl=Fx（力的平衡方程式） 0120 于是有： 3l=3（发明人推得的结果）。 0121 而规程中固结排水剪中的剪应力公式为式【14】： 0122 【14】 q=1-3。 0123 在申请人推得的式【13】和原规程【14】中 ,1是原规程中按式【4】 -【6】得到的轴应力； 3是大三轴试验时指定的围压值。 0124 下面，申请人推得的新。

27、公式【13】和原规程中的公式【14】都用来处理了水布垭坝的坝料的大三轴试验数据，从而可以分辩出哪一个是合理的。说明书 CN 103528897 A 9 7/9 页 10 0125 3、水布垭面板坝大三轴试验的应力应变曲线。 0126 3.1 材料特性。 0127 坝高 233m 的水布垭混凝土面板堆石坝是目前世界上已建同类坝型中的最高坝，比世界上已建成的最高面板堆石坝墨西哥阿瓜密尔帕大坝高出 46m，比中国国内已建成的最高面板堆石坝天生桥一级面板堆石坝高出 55m。在高应力下大坝填料的工程特性是关系大坝建设成功与否的关键问题。 0128 试验材料采用茅口组灰岩堆石料。

28、，它的物理性质为：比重 2.73，岩块密度 2.69g/ cm3，饱和吸水率 0.76%，饱和时极限抗压强度 68.1MPa，干态极限抗压强度 87.3MPa，软化系数 0.78。图 6 为料场现场取料。 0129 三轴试验基本性质指标：制样干密度 2.18g/cm3，各级配占试样总重量的百分比： 6040mm20%、 4020mm25.6%、 2010mm18.4%、 105mm16%、 52mm12%、 21mm3%、 1 0.5mm3%、 0.5 0mm2%。申请者领导项目组成员完成 23 个试样。为了能清楚的看清试验曲线，从中选了代表性的 5 根画在了图。

29、6 中。其中横轴上的 + 代表按新公式【13】，对试验电脑记录的原始数据进行计算得出的数据和曲线；黑色虚线则代表按规程上公式对电脑记录的原始数据进行计算得出的数据和曲线。 0130 由图 6 可见，新公式【13】得到的曲线，按剪应力最大值得到的临界状态点（破坏点）与按体变不变时得到的临界状态点有很好的一致性。而规程中公式【14】，曲线（黑色虚线）则提前向下弯曲，按剪应力最大值得到的临界状态点明显提前，与按体变不变得到的临界状态点不是同一位置。 0131 根据新公式【13】中的数据得到了堆石料的临界状态特性： 0132 结论1:23个大三轴固结。

30、排水剪试验数据表明：堆石料临界状态下平均主应力p与剪应力 q 在围压 3MPa 范围内是直线关系。参见图 7。 0133 结论 2:23 个大三轴固结排水剪试验数据表明：堆石料临界状态下孔隙比与平均主应力的对数在围压 3MPa 范围内是直线关系。参见图 8。 0134 4、结论 0135 新公式【13】引入了围压在试样的轴向分力参数，更正了原试验规程未考虑水围压影响的疏忽，新公式改正规程 (SL-237-017-1999) 公式【14】中在高围压试验中剪应力 - 轴应变曲线 (q-a) 提前弯曲的错误。 0136 根据新公式对计算机自动记录的试验数据进行计算处理，。

31、按剪应力 - 轴变曲线 (q-a)和按体变-轴变曲线v-a得到的临界状态点（破坏点）一致性好，适于工程实用。 0137 根据新公式【13】可以得到正确的试验曲线，进而整理出更加准确的本构参数来进行三维有限元计算，可以更准确的预测 300 米级堆石坝的变形和应力。 0138 5、本发明的实验步骤为现有技术中的标准实验步骤，具体为： 0139 粗粒土三轴试验操作过程： 0140 一、装样（土样高度 60cm） 0141 1、将各粒组五等分装入拌样容器中；小铲拌和均匀，洒水前记录喷壶水量； 0142 2、不要忘了在底座上面放二层滤纸；高围压试验在承模筒内。

32、衬 1.1 米长， 0.9 米高以上的喷塑布。 0143 3、将各土样装入承模筒内，用钢筋棒捣周边，使孔隙充填细颗粒。说明书 CN 103528897 A 10 8/9 页 11 0144 4、土样上面放两层滤纸； 0145 5、放好压头，压头和高压管连在一起的，检查接口是否松动，以防试验中漏水导致试验失败。 0146 （注意事项：用表面振动器时， 4 个扶好，防止承模桶倾倒，或底下小车车轮出轨。） 0147 二、试样脱气 0148 1、首先先将上孔压和下孔压通道用水冲洗，然后连接压头上的管子，连接下孔压传感器，开始脱气。 0149 （注意事项。

33、：底座上的小橡皮圆圈不能掉，掉了会漏气，每次换新的）； 0150 2、首先打开电源开关，然后开启真空泵，打开脱气阀、脱气阀、分配阀、上孔压阀使试样脱气，当下孔压显示负压时，拆下承模筒。 0151 注意事项：抽完真空要先关闭三轴仪上的各个阀门，然后再停止真空泵。 0152 三、压力室注水 0153 1、各参数（载荷、围压、孔压、反压）调零； 0154 2、把试样装好后推入指定位置，接围压传感器、下孔压传感已接、接围压管、下孔压管； 0155 3、打开围压阀，接进水管，拧开压力室排气孔，打开自来水（围压管）开关，然后打。

34、开进水阀开始注水。 0156 4、当压力室排气孔开始溢水时，注水完成。先关闭自来水开关，再关闭进水阀，拧紧压力室排气孔。 0157 四、自然饱和法 0158 1、移走上孔压管，使上孔压与排水管相连； 0159 2、打开脱水罐供水阀，和水池边脱气水笼头，为脱气罐注满水。然后关闭脱气罐供水阀； 0160 3、饱和前开电脑，记录体变管读数； 0161 4、打开下孔压阀、饱和阀、连接阀、连接阀，开始饱和。 0162 注意事项：试样饱和的标准是看排水管水是否连续排出，并计算进出水量与孔隙体积量。 0163 五、试样固结 0164 1、饱和结束后，。

35、关闭饱和阀、下孔压阀、上孔压阀。移走上孔压上面的排水管，换上孔压管； 0165 2、打开反压阀、连接阀 2、饱和阀，使反压罐存水 1000ml 左右； 0166 3、在三轴仪上开启上孔压阀、围压阀、分配阀 1、反压阀； 0167 4、调节横梁升，要先开启油源，参照系统压力对照表调节系统压力； 0168 5、进行电脑上的操作，先把油缸位移提到 58mm ； 0169 6、横梁降，与试样上部活塞接触（勿忘）； 0170 7、设置 “试验类型” 、“参数设置” 、“试验控制” ； 0171 8、侧向控制方式选择用 “围压控制” ，设 “速度。

36、” 、“围压保持目标” （然后点击 “确定” 按钮），（可取 0.05 0.1MPa/ 分钟）。 0172 点击 “数据管理” 中的 “等间距存储数据” ，和 “图形开” 按钮，点击围压处的 “确定” 说明书 CN 103528897 A 11 9/9 页 12 按钮； 0173 9、体变不用清零，开始固结； 0174 10、软件判定固结时间到或稳定标准到（体积不变化）提示固结结束， 0175 点击 “图形输出” 中的 “图形关” 按钮， 0176 点击 “数据管理” 中的 “存储结束” 按钮， 0177 点击 “图形输出” 中的 “存储曲线” 按钮，将其保存为固结。

37、曲线。 0178 注意事项：剪切之前要对照系统压力对照表调节系统压力。 0179 六、试样剪切 0180 安装变形传感器且对好初始位置（显示 1 2mm 最好），对载荷选择分档且清零。 0181 A、围压保持不变的剪切试验 0182 1、剪切开始前，检查侧向水缸活塞是否回零； 0183 2、调节横梁位置，使横梁与试样接触，载荷变化在 10 之内； 0184 3、轴向控制方式选择 “变形控制” ，输入 “速度” 和 “变形保持目标” 值。 0185 （可取 0.5mm/ 分钟、 150mm）； 0186 4、点击 “数据管理” 中的 “等间距存储” 按钮；。

38、0187 5、点击围压处的 “确定” 按钮就开始剪切了，打开上孔压阀、分配阀、反压阀为排水剪，； 0188 6、剪切完成后点击 “图形输出” 中的 “图形关” 按钮， 0189 点击 “数据管理” 中的 “存储结束” 按钮， 0190 点击 “图形输出” 中的 “存储曲线” 按钮，将其保存为剪切曲线。 0191 七、卸载 0192 1、关闭底座上两个阀门； 0193 2、轴向控制方式选择 “轴位移控制” ，输入 1mm/ 分钟，“位移保持目标” 设为零； 0194 3、卸载围压，即选择用 “围压控制” ，设 “速度” 、“围压保持目标” （设为零）； 019。

39、5 4、轴向位移降到 50 左右时，拧开压力室排气孔，开始排水； 0196 5、关闭系统压力，取下轴向位移传感器； 0197 6、将压力室推至吊装位置，拆下围压、孔压、反压压力传感器，吊起压头用竹板支撑，拆除紧固螺栓，卸下压力室，装上透水板起吊环，将透水板和试样一起吊出，冲洗底座及管路。 0198 7、退出软件系统，关闭电控柜电源，关闭计算机，拉下电源。 0199 注意事项 0200 试验运行中的系统，当液压源的压力未降为零或停止之前，千万不能关闭测量控制器，否则将使作动器失控产生冲击，使部件或试件损坏。说明书 CN 1035288。

40、97 A 12 1/9 页 13 图 1 说明书附图 CN 103528897 A 13 2/9 页 14 图 2a 说明书附图 CN 103528897 A 14 3/9 页 15 图 2b 图 3a 图 3b 图 3c图 3d 说明书附图 CN 103528897 A 15 4/9 页 16 图 4 图 5 说明书附图 CN 103528897 A 16 5/9 页 17 图 6 说明书附图 CN 103528897 A 17 6/9 页 18 图 7 图 8 说明书附图 CN 103528897 A 18 7/9 页 19 图 9 说明书附图 CN 103528897 A 19 8/9 页 20 图 10 说明书附图 CN 103528897 A 20 9/9 页 21 图 11 说明书附图 CN 103528897 A 21 。

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