采用动静三轴仪控制基质吸力和温度的测量控制方法

1.采用动静三轴仪控制基质吸力和温度的测量控制方法，包括基质吸力控制方法、温度控制方法以及局部应变测量方法；其特征为：所述基质吸力控制方法具体包括如下内容：通过采用轴平移技术对基质吸力，即孔隙气压和孔隙水压之差进行控制，分别独立控制孔隙气压和孔隙水压来控制土试件的基质吸力；其中孔隙气压通过一个置于试件顶部的粗糙的、低进气值透水石进行控制，该透水石表面粗糙，进气值低，通过安装在试件顶部来控制试件的孔隙气压力，而孔隙水压则通过一个密封于三轴仪压力室底座的饱和、高进气值陶瓷盘进行控制；该饱和、高进气值陶瓷盘允许水分的流通但只要基质吸力低于它的进气值时就会阻止自由空气的通过；然而，水中溶解的空气通过陶瓷盘并累积在陶瓷盘底部或排水系统中；在试验中，任何积聚的气泡都被冲出并每隔24小时采用扩散空气量指示仪进行采集，收集的空气量被用来修正所测得的土体含水量变化；所述温度控制方法包括如下内容：通过由恒温调节器、加热器、和热偶组成的加热系统来施加温度荷载；其中加热器和热偶安置于三轴仪压力室内，两者都与恒温调节器相连接以组成一个闭环控制和反馈系统；在试验过程中，恒温控制器通过热偶的反馈结果来调节加热器的输出；当能量耗散与加热器的输出能量相平衡时，动静三轴仪压力室内的空气温度达到平衡，假定土体温度与平衡状态时动静三轴仪压力室内的空气温度保持一致；为了提高动静三轴仪压力室内空气温度的均匀性，两个小风扇和一个中空的圆柱形铝片安置于动静三轴仪压力室内，风扇可以改善空气流通，圆柱形铝片由于它的高导热性增进热传递；为了检验温度的均匀性，在压力室内部不同位置安装了两个热偶，它们测量距离试件5毫米处的空气温度，当达到热平衡时，两个热偶的温度读数大致一样，且维持不变；所述局部应变测量方法包括如下内容：采用线性可变差动变压器对轴向应变进行外部测量，一个径向传感器来测量每个试件在中间高度处的局部土体变形以及测量孔隙水压力，吸力计被采用来监测重复加卸载过程中试件中间高度处的孔隙水压力，孔隙水压力传感器用于测量底部的孔隙水压力；当测试材料在最佳含水量附近手动压实至最大干密度，压实好的试件采用去空气的水进行饱和；水开始排出时的基质吸力定义为进气压力值；低进气压力值表明基层材料在野外为非饱和状态，测试前，试件进行饱和以排出因为在最佳含水量状态压实时造成的残余基质吸力；去空气的水通过一个安装在试件底板的高流量、高进气值的陶瓷板加入至试样；在试样饱和之后，在脱湿过程由空气吸力器施加吸力来达到目标基质吸力值；根据所收集的现场试验数据，合理地确定每个压实试件的基质吸力水平；在基质吸力保持过程中，围压维持在目标设定值，目标基质吸力由检查流出水的平衡体积来确认；每个试验皆包括三个阶段：吸力平衡、温度平衡和重复加载-卸载；在0-60kPa的吸力范围内，吸力平衡需要2-3周；视吸力和温度条件而异，温度平衡需要6-10天；通过在圆柱形试件不同高度布置TDR水分传感器，实时监测基质吸力变化，确定随深度的基质吸力分布形态，并且实时确定基质吸力平衡的时间点。