砂雨法制备三轴砂样的影响因素及均匀性研究.pdf

第33卷第10期 长 江 科 学 院 院 报 Vol .33 No . 10 20 1 6 年 1 0 月 Journal of Yangtze River Scientific Research Institute Oct. 2 0 1 6 doi ：10.11988/ckyyb 2016,33(10) ：79-83,92 砂雨法制备三轴砂样的影响因素及均匀性研究 程 朋 王 勇 2,李雄威3,孔令伟2,王艳丽4 (1 .安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南 232001 ;2 . 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与 工程国家重点实验室，武汉430071; 3.常州工学院土木建筑工程学院，江苏常州 213002; 4 . 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，武 汉 430010) 摘 要:为了得到较为真实的室内重塑砂土样，利用自制的落砂装置,开展一系列福建标准砂的砂雨法制样试验，研 究落距、漏斗管径和细颗粒含量等因素对室内土工三轴试验砂样制备的影响。结果表明:砂样相对密度随落距的增 加而增加，而增速随落距的增加逐渐变缓并趋于稳定;相同落距下,漏斗管径越大，砂样的相对密度越小;漏斗管径的 减小，可以得到较宽范围的砂样密度;随着砂土中细颗粒含量的增加，制备的砂样相对密度减小。利用牛顿第二定律 和能量守恒定律能够较好地阐释落距、漏斗管径和细颗粒含量等因素对砂土制样的影响规律。采用225kV -3D 微分 辨率IC T 对砂雨法制备的砂样进行细观扫描,并借助ImageJ软件，重构砂样三维模型，计算出沿砂样高度方向的每层 孔隙占比，验证了砂雨法制备砂样的空间均匀性,并给出砂雨法制备室内三轴试样的合理化建议。 关键 词:砂雨法;砂样制备;砂土; C T 扫描;均匀性 中图分类号:TU41 文献标志码 :A 文章编号 = 1001-5485 (2016) 10-0079-05 砂雨法进行了研究，结果表明，真空砂雨法是制备砂 样的理想方式，通过真空负压和调节高度，可制备出 1 研究背景 更宽密度范围的砂样，并推荐该方法作为测定砂样 由于砂土易受扰动，室内土工试验中很难获得 最大干密度的标准方法。 原状砂样。因此，采用何种方法重塑砂样就显得尤 国内针对室内三轴小尺寸砂样的砂雨法研究不 为重要。砂雨法是土工试验中无黏性砂土试样制备 多，吴建平等[8]较早系统地研究了砂雨法制样的影 的重要方法，然而，土工试验方法标准[1]和水电水 响因素，总结了漏斗形状、落距等对砂土相对密度的 利工程土工试验规程[2]中均未规定砂雨法具体的 影响，给出了砂雨装置选择的参考指标，将落距高度 制样方法。事实上，不同的制样过程和方式对砂土 150 cm作为落距上限，并建议选用管径和砂土最大 的力学特性有很大影响[M]。砂样制备作为土工试 粒径之比为2.35~5.2的漏斗比较适宜。近年来，随 验中重要且最基础的环节，需要进行细致而深人的 着国内离心模型试验的快速发展 ，一 些学者针对模 研究。 型试验中砂土砂雨法制样开展了相应的研究[9_11]， 国外对砂土制样的方法研究起步较早， Miur 但对制备砂样的均匀性检验方法尚有待提高。 等[3]利用自制空中落砂装置，研究了落距和出砂口 综上，国内外学者针对砂雨法重塑制备