非飽和三軸儀體變測量結果的分析與校正

【摘要】在工程實踐中，復雜而又難以評估的土體條件是制約工程問題的一個瓶頸。前人實驗表明，我們所處的地球上絕大多數的土體是呈現一種不飽和狀態的。而土體情況的測量，是要通過實驗，具體是土工試驗來完成的。而在這樣的試驗當中，幾乎是依靠三軸試驗來完成的。現今市面上所通用的三軸測量儀存在著靈敏度不高，耐久性查，精確度低的致命缺陷。這樣的缺陷存在，勢必會使得出的結論與實際值存在極大的偏差，以至于影響工程實踐，導致不可想象的后果。基于以上的這些原因，我們有必要改進這一試驗方法，以期得到更為精準的試驗數據來指導工程實踐。筆者在研究存在的問題之后，總結了前人多方面各領域的研究成果，提出了諸多的改良方案，并最終選定最有效果的方案對上述中的測量結果進行分析和校正，達到了期望中的理想結果。

【關鍵詞】三軸儀體變測量；修正；校正

1、非飽和三軸儀概述

土壤測試試驗裝置基本上分為以下幾種：土壤不飽和三軸裝置、扭剪三軸動態測量儀等。三軸電測量儀有力工具強度、變形、水和土制主導的測量儀。下面是不飽和土壤的三軸測量儀發展歷程。

世界上最先出現的非飽和土三軸儀是由Bishop 和Donald在1961年發明創造的，距今已經有相當長的一段歷史。當今世界各個國家和一些地區中，非飽和土三軸儀也有相當多的種類。非飽和土三軸試驗測試影響測量準確性的因素多、變量范圍較多，而且測試中所運用的儀器較為粗糙、如果不是專業人員技術比較復雜不易掌握，：例如體積變化所產生的誤差、軸向應變力所產生的誤差、孔隙壓力測量中存在的誤差、量力環誤差等等。

2、試驗方案的提出和實現

飽和土試驗根據排水條件的不同，固結排水、固結不排水與不固結不排水是根據排水條件不同的飽和土排水試驗而區分出的三種試驗類型。處于不同受力條件下的受力狀態分析，模擬真實條件下的受力狀態。與此同時，在沒有人員因素條件的影響下，它還可以進行其他多種應力組合分析試驗。具體方案的制定，往往在三軸試驗前，通常施工條件不同、建筑物的特點不同和施工方案不同等要求下可以適當調整試驗具體方案。三軸剪力試驗是屬于一種比較完善的儀器和試驗方法，與無側限抗壓強度試驗、直接剪切試驗比較，它可以自由靈活的測量土體內的孔隙水壓力、控制排水條件，同時有比較均勻和明確的土體應力條件。三軸試驗可分為固結不排水剪（ CU試驗）、不固結不排水剪（UU試驗）又稱快剪和固結排水剪（ CD試驗）三種基本方法。

1.固結不排水剪（ 也被廣泛稱作CU試驗）

讓試樣充分飽和，即在試驗前先對試樣進行飽和，再用三軸儀進行試驗.首先將放水開關打開到開的位置，用三軸壓縮儀進行固結快剪試驗，讓所選取的土樣在儀器當中通過一定圍壓下排水固結。在關閉排水開關之前，需要等試樣固結完畢，也就是說試樣的孔隙水壓力要下降到一定的程度。之后再進行剪切試驗，要以較快的速度將試樣剪破，因為這樣才能確保試樣含水量保持恒定不變的數值，盡量使試樣在剪切過程中不再排水。

2.不固結不排水剪（也被廣泛稱作UU試驗）

對試樣不進行排水固結的試驗方法稱作不固結不排水剪試驗法，試樣安裝時，不打開排水閥，剪切過程中，試樣上要先套好橡皮膜。將處理好的試樣置于壓力室中，上下端面放置不透水薄片。先施加圍壓，進行剪切，然后施加軸向壓力。直至剪切破壞均關閉排水閥，整個試驗過程，試樣含水量保持不變。

3.固結排水剪（也被廣泛稱作CD試驗）

樣品在試驗前完全飽和，進行樣品飽和實驗。固結快剪因為試驗的三軸壓縮裝置的使用，全部的過程是將排水閥打開，特定的壓力下樣品不僅僅制作，充分融合。另外的進程中剪切試驗片中完全排水，為了試驗片的含水量的變化，這只會慢慢剪切速率。

其中固結排水剪在固結和剪切兩個階段都有水從試樣內部排出，更能體現體變測量精確與否的影響，因此，選用固結排水條件下的三軸試驗方法，設置三組（六個）試驗，分別在圍壓100kPa、200kPa、300kPa下測量毛烏素砂飽和試樣的內、外體變量，并測量不安裝試樣情況下的外體變量（即底座抬升引起的體積變化），并對比差值，用以探究體變量測的精確性。

結論：

工程質量重如山，工程實踐者，尤其是巖土工程實踐者，當今必須審慎對待發生的工程問題，應該及早發現并提出合理解決問題的方案，而不是等待問題發生，特別是由于那些非飽和土而引發的重特大事故案件。諸如膨脹土、紅土、泡沫片層土、卷積特殊力土等特殊類型的土層。土工試驗中，通過三軸儀可以測量土的強度、蓬松度、相應力學性能，而且對于這些指標的測試有著多種多樣的方式可供選擇。于同時，由于土體性能的不同，限于成本和可靠性考量，三軸試驗當前階段仍被大家廣為接受和信賴。然而由于試驗儀器所限，所得出的試驗結果與真實值還存在的不小的偏差。正是由于這樣的原因，筆者在總結前人的基礎上，提出了上文所述的試驗方法，用以探究非飽和三軸儀體變測量結果的分析與校正。

參考文獻：

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[2]王保田.土工測試技術[M].南京：河海大學出版社，2000.

[3]張坤勇，殷宗澤，徐志偉.國內真三軸試驗儀的發展及應用，巖土工程技術，2003（5）：289-293.

作者簡介：

殷浩（1991—），男，漢族，山東省泰安市，長安大學地質工程與測繪學院碩士，單位：長安大學地質工程與測繪學院，研究方向：地質工程，巖土工程。