一种纤维加固砂的孔压累计特性预测方法

本发明属于土木建筑工程，具体涉及一种纤维加固砂的孔压累计特性预测方法。

背景技术：

1、在土体中加筋材可有效提高土的工程性质。常用的土工布、土工格栅等面状材料，主要通过筋土界面接触效应改良土体力学性质，而非接触处的土体性质未得到改善。在土体中加入随机分布的土工纤维后，土颗粒在空间各个方向与纤维通过多点咬合而达到对整个土体加固目的。聚丙烯土工纤维具有变形大、抗拉强度高等优点，当土体在荷载作用下发生侧向变形时，纤维因拉伸变形而产生拉力，进而限制了土体侧向变形，提高了土体的抗剪强度，同时还可提供一定的抗拉强度。纤维强化土在不排水条件下，液化振次提高，抗液化阻力增大，表明土体加入纤维后，动强度得到提高。li与ding指出纤维加固砂在低应变条件下的弹性模量受纤维含量、围压、加卸载次数等多种因素控制。nakhei等通过循环三轴试验研究橡胶颗粒含量与剪切模量的关系，指出剪切模量随橡胶颗粒含量增加而减小。vercueil等向砂中加入不同土工合成材料，研究其抗液化能力，其中，可压缩无纺土工布可显著提高其抗液化能力。maheshwari等的振动台试验试验结果表明，在松砂中加入土工格栅或土工纤维时，最大孔压比会降低。tugbaeskisar等研究了纤维含量与长度对中密砂抗液化能力的影响，指出随纤维含量与长度增加，达到液化的振次增加。noorzad与fardadamini的研究表明，砂中加入纤维后，可显著提高抗液化能力。ye等采用动三轴与扭剪试验研究纤维砂的抗液化阻力，试验结果表明，随机分布纤维可有效提高砂的抗液化阻力，荷载条件影响对试验结果没有影响。由此可见，在土加入土工合成材料或纤维后，土的动力学特性得到有效改善。纤维加固砂在动荷载作用下的研究成果，主要集中于抗液化阻力的研究，尚缺少纤维加固砂孔压(孔隙水压力)特性研究。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种纤维加固砂的孔压累计特性预测方法，通过相对密实度、循环应力比(csr)、纤维含量、纤维长度等因素，针对纤维加固砂进行大量循环三轴压缩试验，以分析各种因素对孔压变化规律影响，建立可同时考虑多种因素的纤维加固砂孔压模型，为深入研究纤维加固砂孔压规律打下基础，且该方法具有计算快速、干扰少，预测准确的优点。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:

3、一种纤维加固砂的孔压累计特性预测方法，具体包括以下步骤：

4、步骤一、根据三轴压缩试验结果，对孔压与振次进行无量纲处理，按试样密实度分组，并分别绘制ru～n/nl曲线；

5、步骤二、对步骤一ru～n/nl曲线非线性拟合确定数学表达式：

6、

7、式中，ai(i＝0,1,2,3)为无量纲待定系数；ru孔压比；n/nl为振次比；

8、确定待定系数ai(i＝0,1,2,3)，采用式(1)对试验结果进行非线性拟合，待定系数a2值基本为常数与试验条件无关；待定系数a0为模型中常数项，为小于1的数，表征振动一次时的孔压，认为与循环应力比csr有关，因此，这里取a0＝csr；待定系数a1，a3与试验条件(相对密实度dr、纤维含量fc、纤维长度fl、砂的平均粒径d有关)；

9、步骤三、根据步骤二得到的待定系数的变化规律，引进与试验条件相关的参数m1,m2，

10、参数m1表征单位质量中纤维质量，无量纲；m2表征单位质量中纤维接触砂的颗粒数，无量纲；fc为纤维含量，％；fl为纤维长度，mm；d50为砂的平均粒径，mm；dr为相对密实度，无量纲；令a1＝am1，a3＝bm2，式中，a,b为无量纲的校核参数，由非线性拟合确定纤维加固砂孔压模型：

11、ru＝csr+am1(n/l)-a2(n/nl)2+bm2(n/nl)3

12、                      (2)。

13、步骤二所述参数a,b能够通过对试验结果的非线性拟合递推确定。

14、相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

15、1、在模型建立过程中，由于采用了无量纲处理，使得预测精度更高，提升了预测结果的准确性。

16、2、通过对试验结果进行非线性拟合，能更为准确的分析纤维加固砂的孔压累计规律。

17、3、较于传统孔压模型，多引入两个无量纲的校核参数，建立了纤维加固砂三参数孔压模型，提高了模型的可靠性，使得预测结果与试验结果更加吻合。

技术特征：

1.一种纤维加固砂的孔压累计特性预测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种纤维加固砂的孔压累计特性预测方法，其特征在于：步骤二所述参数a,b能够通过对试验结果的非线性拟合递推确定。

技术总结
一种纤维加固砂的孔压累计特性预测方法，具体包括：一、对孔压与振次进行无量纲处理，按试样密实度对试验结果分组，并分别绘制ru～N/NL曲线；二、通过非线性拟合确定适宜的数学表达式，并分析待定系数变化规律；三、根据待定系数的变化规律，引进与试验条件相关的参数m1,m2，构建纤维加固砂孔压模型；本发明较于传统孔压模型，多引入两个无量纲的校核参数，建立了纤维加固砂三参数孔压模型，提高了模型的可靠性，使得预测结果与试验结果更加吻合。

技术研发人员：李刚,李瑜,刘伽,张耀,南静静,李焕焕,习羽
受保护的技术使用者：西京学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11