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复杂应力条件下饱和砂土排水剪切强度的试验研究
摘要
本研究通过试验研究了复杂应力条件下饱和砂土的排水剪切强度特性。试验结果表明，在不同的复杂应力条件下，砂土的排水剪切强度的变化规律有所不同，应力路径对剪切强度具有显著的影响。此外，排水条件对砂土排水剪切强度的影响也十分明显，饱和状态下的砂土剪切强度要明显高于未饱和状态下的砂土。
关键词：复杂应力条件，饱和砂土，排水剪切强度
Abstract
Inthisstudy,thedrainageshearstrengthcharacteristicsofsaturatedsandundercomplexstressconditionswereexperimentallystudied.Thetestresultsshowthatthevariationofdrainageshearstrengthofsandunderdifferentcomplexstressconditionsisdifferent,andthestresspathhasasignificantinfluenceontheshearstrength.Inaddition,theeffectofdrainageconditionsonthedrainageshearstrengthofsandisalsoveryobvious.Theshearstrengthofsaturatedsandissignificantlyhigherthanthatofunsaturatedsand.
Keywords:complexstressconditions,saturatedsand,drainageshearstrength
1.引言
工程实践中，建筑物、桥梁等土木工程的安全性是设计者必须考虑的首要问题。然而，土体的力学性能受到多种因素的影响，如土体的饱和状态、应力状态和应力路径等。饱和砂土是土力学中一类重要的土体，本文以其为研究对象，研究其在复杂应力条件下的排水剪切强度特性。
2.试验方法
2.1试验样品的制备
本次试验采用的试样是直径为50mm的圆柱形试样，试验用砂土取自我国某砂矿，试验前进行筛分，筛孔径为2mm。试样的制备采用标准三重振实法，一次振实后进行模具抠取、平整、重复振实等操作，直到试样干重达到标准要求。
2.2试验装置
本试验采用大型三轴仪进行试验，其组成部分包括过滤器、压力控制器、荷重传感器、位移传感器等。试验中还需注意试验室中的温度、湿度等环境因素对试验结果的影响。
2.3试验方案
本次试验分为两组，第一组是在排水条件下进行的，第二组试验在不排水条件下进行。两组试验都选取了常见的三种应力路径进行试验，即三轴压缩、均质压缩和剪切试验。试验过程中，还需对试样的应力、应变、渗透压力、孔隙压力等参量进行实时记录和监控。试验结束后需要进行试样的剖面观察，以了解各应变量变化规律。
3.试验结果及分析
3.1排水条件下的试验结果
在排水条件下进行的试验结果表明，饱和砂土的剪切强度与应力路径的影响密切相关。其中，在三轴压缩和均质压缩路径下，破坏模式均为剪切破坏；而在剪切试验中，破坏模式则为拉伸破坏。此外，试验结果还表明，在相同的应力路径下，不同的排水条件对剪切强度的影响十分显著。
3.2不排水条件下的试验结果
在不排水条件下进行的试验结果也表明了与排水条件下相似的规律。不过，未排水状态下的排水剪切强度普遍低于排水状态下的剪切强度，这可能是由于在未排水状态下土壤孔隙水压力的作用下，土壤失去了部分支撑作用而导致的。
4.结论
本研究通过试验研究了复杂应力条件下排水剪切强度的特性，结果表明，在不同的应力路径下，砂土的排水剪切强度变化规律与破坏模式均不相同。此外，饱和状态下的排水剪切强度明显高于未饱和状态下的排水剪切强度，说明砂土的饱和对于剪切强度具有十分重要的影响作用。
5.参考文献
[1]饶祖斌,任杰,吴耀新,等.排水条件下砂土的剪切强度特性[J].土木工程学报,2013,46(4):171-178.
[2]杨建明,邢建国,张宇振.复杂应力条件下砂土的应力-应变关系及剪切强度试验[J].岩土工程学报,2015,37(6):1032-1037.