一、概述

　　迄今為止，盡管很多的土力學(xué)專家，教授以及從事土質(zhì)試驗(yàn)的工程技術(shù)人員對(duì)土的應(yīng)力路徑的試驗(yàn)研究和理論分析，取得的一定的成果和明確的結(jié)論，但是試驗(yàn)和實(shí)踐仍在不斷的改進(jìn)和深化。因?yàn)閼?yīng)力路徑試驗(yàn)，就同一種土而言，采用的不同的試驗(yàn)裝置或者是不同的加荷方式或者是不同的固結(jié)條件，其應(yīng)力變化過程和應(yīng)變的關(guān)系是不同的。

　　盡管一般認(rèn)為，應(yīng)力路徑是指土體在外力作用下，土中某一點(diǎn)的應(yīng)力變化的過程在應(yīng)力坐標(biāo)圖中的軌跡，它是描述土體在外力作用下的應(yīng)力狀態(tài)及其變化過程的一種方法，同一種土體制備成相同規(guī)格的試樣，采用不同的應(yīng)力路徑和不同的試驗(yàn)手段使之破壞，其應(yīng)力變化過程是不相同的。

　　應(yīng)力路徑的不同，一般來說對(duì)于土的強(qiáng)度參數(shù) c’，φ’值影響不大，但對(duì)于土的變形特征卻又強(qiáng)烈的影響，或者說對(duì)于理想的均質(zhì)土來說，不論是排水或固結(jié)不排水，三軸壓縮或是三軸伸長(zhǎng)的不同應(yīng)力路徑，其有效強(qiáng)度指標(biāo) c，φ 值差別不大，而對(duì)于各向異性土即帶有層狀結(jié)構(gòu)的土樣來說，不同的智能應(yīng)力路徑三軸試驗(yàn)，不僅對(duì)于強(qiáng)度參數(shù)產(chǎn)生很大影響，而且對(duì)于變形指標(biāo)也將是很大差異，因此智能應(yīng)力路徑三軸試驗(yàn)作為三軸試驗(yàn)的一個(gè)特殊條件， 對(duì)于工程實(shí)踐中應(yīng)用研究是值得注意的問題。

二、應(yīng)力路徑儀的主要技術(shù)指標(biāo)及構(gòu)造

　　蘇州拓測(cè)儀器設(shè)備有限公司吸收消化根據(jù)早期倫敦帝國學(xué)院開發(fā)的成果，設(shè)計(jì)和試制了應(yīng)力路徑三軸儀，該儀器由液壓操縱伺服控制，無需加壓框架的三軸壓力室的等應(yīng)力和等應(yīng)變的自動(dòng)化裝置。其結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)單， 體積小，重量輕，功能全，操作方便。

　　這種儀器可以進(jìn)行常規(guī)的三軸壓縮試驗(yàn)，在不同的側(cè)壓力條件下獲取應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和強(qiáng)度參數(shù)。特別是該儀器可模擬符合土體在不同的工況條件下的主動(dòng)土壓力，被動(dòng)土壓力和靜止土壓力土的變形特征。

　　1、主要技術(shù)指標(biāo)

　　圍壓：0-2MPa；分辨率：1kPa；線性誤差：0.3%；

　　軸壓：0-6MPa（水下傳感器）；分辨率：3kPa；線性誤差：0.3%；位移：0-30mm；分辨率 0.01mm；線性誤差：0.3%；

　　孔壓：0-2MPa；分辨率：1kPa 線性誤差：0.3%； 反壓：0-1MPa；分辨率：1kPa；線性誤差：0.3%； 體變：0-50ml；分辨率：0.01ml；線性誤差：0.3%； 土樣直徑：39.1mm；

　　土樣高度：80mm。

2、組成部分

　　三軸壓力室：內(nèi)設(shè)水下荷重傳感器，安裝在試樣頂部，試樣的底部是安裝在加壓活塞頂部，加壓活塞的底部是活塞壓力腔，活塞的上下運(yùn)動(dòng)是采用滾動(dòng)膜片和直線軸承。壓力室底座上設(shè)有圍壓，孔壓，排水，反壓等閥門。

圍壓的液壓控制器：圍壓控制由單片機(jī)組成的觸摸屏控制系統(tǒng)并有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓筒的傳壓活塞同時(shí)由液壓傳感器反饋實(shí)時(shí)壓力進(jìn)行自動(dòng)控制。可以進(jìn)行等應(yīng)變控制或等應(yīng)力控制。

　　軸壓的液壓控制器：軸壓控制由單片機(jī)組成的觸摸屏控制系統(tǒng)，并有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓筒的傳壓活塞，對(duì)三軸壓力室底部的滾動(dòng)隔膜活塞壓力腔進(jìn)行加壓載，并有土樣上端的水下荷重傳感器與液壓筒里的壓力傳感器組成等應(yīng)力控制體系。如果進(jìn)行等應(yīng)變控制的三軸應(yīng)力路徑試驗(yàn)，將液壓控制器按流量控制軸向位移。

　　孔隙壓力傳感器：安裝在壓力室土樣底部，其數(shù)字信號(hào)（孔壓值）由輸入單片機(jī)儲(chǔ)存

　　軸向位移傳感器：安裝在壓力室側(cè)面的固定座上， 下端其活動(dòng)的位移量由壓力室加壓活塞的懸臂梁的位移產(chǎn)生。

　　反壓液壓控制器：反壓控制由單片機(jī)組成的觸摸屏控制系統(tǒng)并有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓筒的傳壓活塞同時(shí)由液壓傳感器反饋實(shí)時(shí)反壓力進(jìn)行自動(dòng)控制。其土樣排水量由反壓液壓控制器實(shí)測(cè)

三、智能應(yīng)力路徑三軸試驗(yàn)

　　1、本次應(yīng)力路徑試驗(yàn)，采用三個(gè)不同的應(yīng)力路徑進(jìn)行。

　　第一種試驗(yàn)方法即常規(guī)三軸試驗(yàn)，首先，試樣在三軸壓力室內(nèi)進(jìn)行不同的固結(jié)壓力下等向固結(jié)，然后進(jìn)行不排水剪同時(shí)測(cè)定空隙壓力，通常稱為等向固結(jié)三軸壓縮試驗(yàn)。

　　第二種方法為不等向固結(jié)，將土樣在三軸壓力室內(nèi)進(jìn)行 K0 固結(jié)，其中固結(jié)過程中采用應(yīng)力控制法，K0 系數(shù)通通過靜止側(cè)壓力儀獲得，待固結(jié)穩(wěn)定后再進(jìn)行三軸壓縮試驗(yàn)并測(cè)其空隙水壓力，通常成為K0 固結(jié)壓縮試驗(yàn)。

　　第三種試驗(yàn)方法與第二種試驗(yàn)方法的 K0 固結(jié)過程相同，然后進(jìn)行三軸伸長(zhǎng)試驗(yàn)，伸長(zhǎng)試驗(yàn)為分別在軸壓不變的情況下不斷連續(xù)施加圍壓直至破壞。

　　2、試驗(yàn)用土，采用試坑法，從坑底直接取樣，取土器用 200×200×200mm 正方形取土盒，取樣深度地表以下 5m 左右，地下水位在地表以下 1m 左右，土樣性質(zhì)為淤泥質(zhì)粘質(zhì)粉土，其水平向?qū)永斫Y(jié)構(gòu)明顯，俗稱“千層餅”，屬于亞粘土與薄層粉砂、輕亞粘土互層。其中主要理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)如表 1 所示。

四、試驗(yàn)結(jié)果分析

　　1、對(duì)具有層理構(gòu)造的各向異性粘性土，表明在三種不同應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力路徑的三軸試 結(jié)果是不同的。

　　2、智能應(yīng)力路徑三軸試驗(yàn)儀可以模擬土體在各種不同的應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行不同路徑的三軸試驗(yàn)，如深基坑開挖時(shí)大主應(yīng)力的卸載和小主應(yīng)力的卸載，此時(shí)可以

　　獲得土體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系?；蛘咴诘孛婧奢d不變的條件下即 σ1 不變，減小 σ3，此時(shí)的應(yīng)力路徑試驗(yàn)可以獲得相應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，同樣在σ1 不變條件下，增加 σ3 的被動(dòng)土壓力狀態(tài)也可以獲得相應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系等等。

　　3、智能應(yīng)力路徑三軸試驗(yàn)對(duì)土體的穩(wěn)定性分析和土壓力的變形計(jì)算以及建筑的沉降分析具有較高的實(shí)用價(jià)值，值得試驗(yàn)研究。

4、本報(bào)僅對(duì)成層土的三種應(yīng)力狀態(tài)下的智能應(yīng)力路徑三軸試驗(yàn)，表明從強(qiáng)度包線和強(qiáng)度的參數(shù)結(jié)果認(rèn)為：K0 固結(jié)的三軸伸長(zhǎng)試驗(yàn)的強(qiáng)度為等向固結(jié)三軸試驗(yàn)強(qiáng)度的一半，這是值得大家研究的問題。

　　5、三種應(yīng)力路徑試驗(yàn)條件下的成層粘性土的變形參數(shù)，非線性彈性參數(shù) k，n 值以及初始切線模量 Ei 都有明顯差異。

　　6、筆者認(rèn)為我們應(yīng)該在從事理論研究的同時(shí)，必須切實(shí)的研究與實(shí)踐的關(guān)系，有條件的多做一些工程實(shí)踐的分析。