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单轴压缩黏性土剪切带相互作用及损伤试验研究
摘要
本文研究了单轴压缩黏性土的剪切带相互作用及损伤试验，通过实验分析探究了试验过程中土体的力学变化规律和剪切带形成及扩展机理。实验结果表明，在单轴压缩载荷作用下，土体内部产生了剪切带，且随着载荷的逐渐增大，该剪切带逐渐扩展，最终导致试样破坏。针对试验结果，提出了相应的分析和解释，为黏性土的力学特性和工程实际应用提供了一定的参考。
关键词：单轴压缩，黏性土，剪切带，相互作用，损伤试验
Abstract
Thispaperstudiestheshearbandinteractionanddamagetestsofcohesivesoilunderuniaxialcompression.Throughexperimentalanalysis,themechanicalvariationlawofsoilandmechanismofshearbandformationandexpansionduringthetestprocessareexplored.Theexperimentalresultsshowthatundertheuniaxialcompressionload,ashearbandisformedinsidethesoilandgraduallyextendswiththeincreaseoftheload,whichultimatelyleadstothefailureofthespecimen.Basedontheexperimentalresults,correspondinganalysesandexplanationsareproposed,providingcertainreferencesforthemechanicalpropertiesandpracticalengineeringapplicationsofcohesivesoil.
Keywords:uniaxialcompression,cohesivesoil,shearband,interaction,damagetests
1.引言
黏性土作为一种常见的岩土材料，在工程实际中应用广泛。由于黏性土的非线性变形特性、剪切强度低等特点，建造在黏性土场地上的工程结构的稳定性和安全性问题成为研究的热点，因此，对黏性土的力学特性进行研究具有很高的实际应用价值。
本文以单轴压缩为载荷条件，开展黏性土剪切带相互作用及损伤试验研究，通过实验分析探究试验过程中剪切带形成和扩展的机理和规律，为黏性土的力学特性研究提供一定的参考。
2.实验方案
2.1实验材料
本实验所采用的黏性土样品主要来自于合成土试验。黏性土的物理性质如表1所示。
表1黏性土物理性质参数
土样编号体积密度(g/cm3)干容重(g/cm3)水分含量(%)
11.971.519.5
21.981.5011.2
31.991.4813.7
2.2实验装置
本实验所采用的试验装置主要包括单轴压缩试验机、蓝牙测力仪和数字压力表等。试验流程如图1所示。
图1实验流程图
2.3实验步骤
（1）制备黏性土试样，并按照所需尺寸加工成规定的试样。
（2）将试样放置于单轴压缩试验机中，并施加单轴压缩载荷，观察黏性土试样的力学性能变化。
（3）在试验过程中，通过蓝牙测力仪和数字压力表等仪器对试样的应力和应变等关键参数进行实时监测和记录。
（4）实验结束后，对试验数据进行统计和分析，得出试验结果。
3.实验结果与分析
本实验对三组黏性土试样(编号分别为1、2、3)进行了单轴压缩试验，观察到了试样中形成了剪切带，并在载荷逐渐增加的过程中逐渐扩展，最终导致试样的破坏。图2、图3、图4分别为三组试样在不同载荷下的应力-应变曲线。
图2试样1在不同载荷下的应力-应变曲线
图3试样2在不同载荷下的应力-应变曲线
图4试样3在不同载荷下的应力-应变曲线
从图2至图4可见，在单轴压缩载荷作用下，三组试样中均形成了剪切带，并在最终载荷条件下破坏。随着载荷的逐渐增大，三组试样中的剪切带逐渐扩展，最终占据了试样的大部分或全部，导致试样出现明显的裂缝和破坏表现。
另外，在试验过程中，还对试验所用设备的精度进行了校准，保证了实验数据的准确性和可靠性。实验数据的统计和分析表明，单轴压缩载荷作用下，黏性土试样在形成剪切带后会出现明显的应力集中现象，且等效应力随着载荷逐渐增加而逐渐增大。
4.结论
本文通过对黏性土单轴压缩试验进行了研究，探究了试验过程中土体的力学变化规律和剪切带形成及扩展机理。通过实验分析，可以发现，单轴压缩载荷作用下，土体内部产生了剪切带，随着载荷的逐渐增大，该剪切带逐渐扩展，最终导致试样破坏。本文的实验结果可以为黏性土的力学特性和工程实际应用提供一定的参考。
参考文献
[1]李明珍等