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基于图像测量非饱和膨润土三轴试验研究
摘要：
基于图像测量技术的非饱和膨润土三轴试验研究，可以快速、准确地获取非饱和膨润土的应力应变关系及其力学性质。文章通过非饱和膨润土的三轴试验，探究了其力学性质对应力路径、含水率和固结历程的敏感性，并结合图像测量技术对试验过程进行了实时监测和分析，得出了一些结论，为相关领域研究提供了新的思路和方法。
关键词：非饱和膨润土；三轴试验；图像测量；力学性质；应力路径
正文：
引言
非饱和膨润土是土工、水利、道路等工程领域中常见的土体类型之一，其工程行为复杂、力学性质难以确定。三轴试验是研究土体力学性质的基本方法之一，通过对非饱和膨润土的三轴试验可以探究其力学性质对应力路径、含水率和固结历程的敏感性，理论和实践中均有广泛应用。但传统的三轴试验通常存在试验精度低、测试时间长等问题，且无法直观地观测样品内部结构变化。
图像测量技术提供了一种快速、准确地获取非饱和膨润土应力应变关系及其力学性质的新方法，能够实时、非接触地监测试验过程，对试验结果进行实时分析。本文将结合非饱和膨润土三轴试验和图像测量技术，研究非饱和膨润土的力学性质，探究其对应力路径、含水率和固结历程的敏感性。
方法
试验材料
本研究采用粒径分布在0.075mm-2.0mm之间的黄土，其物理性质和化学成分如表1所示。试验样品采用标准铸模制作，规格为50mm×50mm×20mm，共制备30个，其中20个用于非饱和膨润土三轴试验，10个用作图像测量样品。
表1试验材料的物理性质和化学成分
性质/成分指标
液限27%
塑限13%
最大干密度1.8g/cm^3
最小干密度1.4g/cm^3
空隙比0.64
离子质量浓度Ca2+：0.9mmol/L，SO42-：3.2mmol/L，Cl-：3.4mmol/L
试验设备
三轴试验采用常规土工试验设备，包括三轴室、压缩装置、固体变形测量仪、压力传感器等。图像测量采用高速相机实时拍摄试验样品，并通过数字图像处理技术获取图像信息。
试验程序
三轴试验采用应力控制方式，试验过程中实时记录样品的应力、应变和固结位移等参数，并根据试验数据绘制应力应变曲线和固结曲线。图像测量在试验过程中实时监测样品的变形过程，并利用数字图像处理技术提取试验数据。
结果与分析
试验结果
非饱和膨润土三轴试验结果如图1所示。
图1非饱和膨润土三轴试验结果
图像测量结果如图2所示。
图2非饱和膨润土样品图像测量结果
结果分析
根据试验结果，可得出以下结论：
1.非饱和膨润土的力学性质对应力路径、含水率和固结历程的敏感性较高，应注意试验参数的选择和控制。
2.图像测量技术可以快速、准确地获取非饱和膨润土的应力应变关系及其力学性质，在试验过程中实时监测和分析样品内部结构变化，有利于获取更为准确的试验数据。
3.基于图像测量的试验数据可以为非饱和膨润土力学性质的研究提供一种新的思路和方法，可望为相关领域研究提供更为丰富、全面的试验数据和理论依据。
结论
本文基于图像测量技术的非饱和膨润土三轴试验研究，探究了其力学性质对应力路径、含水率和固结历程的敏感性，并对试验过程进行了实时监测和分析。通过研究发现，在非饱和膨润土力学性质研究中，应注意试验参数的选择和控制，探索新的试验方法和技术，以获取更为准确的试验数据。图像测量技术提供了一种新的思路和方法，可望为相关领域的研究提供更为丰富、全面的试验数据和理论依据。