广东建材2012年第4期
材料研究与应用
一种混合砂的真三轴排水剪切试验研究
孙汉芳杨雪强燕全会
（广东工业大学土木与交通工程学院）
摘要：通过对混合砂进行不同中主应力系数下的真三轴排水剪切试验，分析砂士在排水状态下的应力与应变、强度与变形特性，并研究偏应力、体应变、应力比，有效主应力比值随中主应力系数的变化规律。
关键词：砂土：真三轴；排水剪切：中主应力系数
1引言
由于土力学性质的复杂性，土层分布的随机性，土工问题中条件的多变性，实验、测试和经验的积累成了解决其问题的最基本手段。其中，常规三轴试验一直作为研究土体性质及其指标的主要实验手段。然而，常规
三轴实验不能模拟土体复杂的三维受力状态，其实验结果亦无法准确说明土体在实际情况下的受力特性。为此出现了真三轴仪，真三轴仪器可以独立的施加3个主应力方向，分析中主应力对土体的强度的影响，可以更加准确的模拟土体实际的受力特性。
本文就一种混合砂进行了不同围压、不同中主应力
系数下的排水剪切试验，研究标准砂在不同中主应力系数下的变形与强度特性，并在此基础上分析偏应力、孔隙水压力、应力比、有效主应力比值等随中主应力系数的变化规律。
2砂土的真三轴试验 2.1试验仪器
SPAX一2000真三轴仪是由美国GCTS公司制造，是一种刚柔复合型加载真三轴仪，由主机、伺服加载系统和计算机自动控制系统三部分构成。主机的压力室呈立方体，试样位于上下助动器和左右加载助动器中央。上下左右方向为刚性板加载，采用伺服控制液压加载器加压，四块刚性板之间相互滑动，围压加载所用介质为水。仪器采用电液伺服压力／体积控制器加压，可加载的最大主应力5MPa，中主应力5MPa，最小主应力2MPa。伺服液压加载系统能够控制三向独立加载，同时，利用主机内部的计算机系统实现数据的自动控制与采集。SPAX-
2000真三轴仪器如图1、2所示。 2.2试验土料及其物性指标
万方数据
图1真三轴(GCTS)仪器图2真三轴压力室
试验土料用福建标准砂进行重新配比而成，根据土工实验方法进行实验，试样相对密度D,=52%，为中密砂。通过测定，该砂的比重为G=2.643，颗粒尺寸为d 1.14mm，不均匀系数为C,=5.79,最小干密度Pain=1.58g，最大干密度P=1.69，其中土样的颗粒级配表如表1 所示：
表1砂样颗粒级配
砂样混合砂
>2mm 20.57%
2.3试验步骤
颗粒组成
2~1mm 31.65%
1~0.5mm 30.70%
<0.5mm 17.08%
(1)采用控制干密度=1.60的方法，称取所需的砂样，并分5等份在水中煮沸，冷却后采用分层湿法将试样制成直径为125mm50mm50mm的长方体。
(2)采用GCTS仪器的反压饱和系统，并通过设置 GCTS-CAT软件中的反压饱和程序，来进行反压饱和，并使孔隙水压力系数B值到达0.95以上，结束饱和程序。
(3)固结，密封压力室之后，施加围压，使试样进行排水固结。
(4)剪切，固结完毕之后，通过GCTS-CAT软件设置相应的程序进行剪切试验。
2.4试验方案及应力路径
在固结压力=100kpa下，取不同的中主应力系数b
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