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K_0固结粗粒土剪胀特性大型三轴试验研究
摘要
本研究通过大型三轴试验，对K_0固结粗粒土的剪胀特性进行了研究。试验过程中，分别测定了试样的直径、高度、重量、固结应力、剪切应力以及固结时间等参数，并进一步探究了这些参数与剪胀特性之间的关系。研究结果表明，试样的固结时间越长，剪胀特性越显著；同时，将试样导通后，可以明显减小试样的剪胀性质。这些研究成果对于深化对粗粒土的剪胀特性了解具有一定的意义，并可为相关领域的工作提供有力的技术支持。
关键字：K_0固结；粗粒土；剪胀特性；大型三轴试验；
Abstract
Inthisstudy,thesheardilatancycharacteristicsofK_0consolidationcoarse-grainedsoilwereinvestigatedthroughlarge-scaletriaxialtests.Duringtheexperiments,parameterssuchasspecimendiameter,height,weight,consolidationstress,shearstress,andconsolidationtimeweremeasured,andtherelationshipbetweentheseparametersandsheardilatancycharacteristicswasfurtherexplored.Theresultsshowedthatthelongerthesampleconsolidationtime,themoresignificantthesheardilatancycharacteristics;atthesametime,thesheardilatancyofthesamplecouldbesignificantlyreducedafterthesamplehadbeendrained.Theseresearchfindingsareofcertainsignificancefordeepeningtheunderstandingofthesheardilatancycharacteristicsofcoarse-grainedsoilsandprovidingpowerfultechnicalsupportforrelatedfields.
Keywords:K_0consolidation;Coarse-grainedsoil;Sheardilatancycharacteristics;Large-scaletriaxialtests;
引言
K_0固结是指土体在水平约束下的自重状态下，沉积体积的变化达到最小值的状态。粗粒土是典型的不均质材料，具有独特的物理性质和力学特性，例如较大的孔隙度、较小的粘聚力以及比较高的切向抗力等。在粗粒土力学的相关研究中，剪胀特性是非常重要的一个指标，直接决定着粗粒土在任何有广义刚性结构作用下的力学特性及动力特性。本文通过大型三轴试验，研究了K_0固结粗粒土的剪胀特性，探究了剪胀特性与相关因素之间的关系，为促进对粗粒土剪胀特性的认识和相关工作的开展提供了有益的参考意义。
实验材料与方法
本实验选取了一种典型的河流淤积物作为试验样品，该样品的粒径分布曲线如下所示：
根据试验要求，将样品制成直径为60mm，高度为120mm的圆柱形试样，试验参数如下：
垂向应力：0kPa-600kPa，增量为50kPa；
剪切速率：1mm/min；
测试温度：25℃；
固结时间：0d-28d，增量为7d.
实验结果及数据处理
通过大型三轴试验，对不同固结时间下的试样进行了测定，并记录下相关参数，包括试验初期试样的直径、高度和重量、固结时间、固结应力和剪切应力等。实验数据可参见以下表格：
表1.K_0固结粗粒土大型三轴试验数据记录
根据以上数据，绘制出试样固结应力、剪切应力及相对体积变化率（即剪胀率）随时间的变化曲线：
此外，通过绘制试样剪切应力与相对体积变化率的关系曲线，可以更直观地了解剪胀特性在不同固结时间下的表现：
讨论与结论
通过以上大型三轴试验数据的处理，得出以下结论：
1.K_0固结粗粒土具有显著的剪胀性质，且剪胀特性受固结时间的影响显著。随着试样固结时间的增加，剪胀率逐渐升高。
2.在试验过程中，将试样导通以后，能够明显降低试样的剪胀特性，这说明粗粒土的孔隙结构是影响其剪胀性质的主要因素。
3.实验数据还表明，当试样固结时间较短时，剪切应力呈现出较大的波动，体现出较为明显的剪切脆性；而当试样固结时间较长时，则表现出更稳定的力学特性。
本研究对于深化对粗粒土的剪胀特性认识具有明显的意义，同时，还可以为相关领域的工作提供有力的技术支持。在之后的研究工作中，还需采取更多的实验手段加以验证，以期更加全