
非饱和土试验系统
进行非饱和土试验时,测量吸力对于理解其特性是非常关键的。例如,在坍塌性土壤中,含水量的变化可以导致突然的体积变化,同时对材料强度也有显著的影响。需要认真考虑非饱和土条件的现场条件有:l降水导致的滑坡由于吸力的存在,为土体提供了额外的强度,边坡有时可以维持比较陡的角度。而一旦降水渗透进入边坡,吸力值降低,边坡可能因为失去强度而***。l膨胀土膨胀土的体积变化是由于水的进出而引起的吸力变化导致的。膨胀引起了内部的不均匀变化,可能会导致大量的开裂。lCollapsingsoils由于吸力的存在,粘性土可能维持在松散而稳定的状态。当水穿过土体时,吸力降低,松散的结构就变得不再稳定。此时就可能发生大体积的坍塌,从而引起构筑物的***。在三轴试验条件下,相对于非饱和土试样而言,饱和状态下土样的性状完全由总应力和孔隙水压力控制(通过有效应力),正的孔隙水压力推离土颗粒而降低其强度。在非饱和土样内,孔隙由空气和水填充,表面张力的存在会产生负的孔隙水压力(或称吸力),吸力将土颗粒聚拢在一起,提高了土的强度。主要特点:l安装于底座上的高透气值陶土板l高量程吸力传感器,直接测量(可测量至–1000kPa)l双室压力室,直接测量体变,试样尺寸70–100mml试验人员有两种试验方法可以选择:lAxistranslationmethodl直接测量吸力WF17420双室(Doublecell)非饱和土三轴室,用于直径100mm试样在传统的饱和土三轴试验中,体变测量比较简单,只需通过体积变化传感器监测进出试样的水的体积即可。与此相反,在非饱和土试验中,由于存在可压缩的空气,体变的测量要相对复杂的多。当作用于非饱和土试样的围压增加时,会有一部分水从试样内挤出,但同时,由于空气的压缩,试样的总体积也发生了变化。因此,非饱和土试验就必须能够准确测量这两个体积变化。WF发展了双室三轴室:在内室和外室之间维持等值的压力,这样内室不会发生任何变形,而无需考虑外壁发生的任何膨胀,从而可以直接在反压回路中接入体变传感器测量试样的体变。内壁由玻璃制成,以消除对水的吸收。WF17062高量程吸力传感器,量程+/-1MPaWykehamFarrance已经研发了吸力传感器,可以测量吸力***低至-1000kPa。该传感器可以安装在压力室底座上,直接与试样接触而测量吸力,避免轴向转换方法的不足之处。利用WF吸力传感器,试验人员仍然可以使用传统的试验方法,并对两种方法进行比较。直接测量的主要优势在于:l可以在试样内孔隙气压为大气压力、孔隙水压为负值的条件下进行试验;l可以尽量保持土的原状条件而进行试验。要测试非饱和土试样,必须有正确的测试条件:l控制土样内的孔隙气压(***于孔隙水压);l正确处理试验过程中的负孔隙水压力(或称吸力);l***测量试样体变;)