二、主要创新点
1.该成果很好地解决了初始饱和度较低的黄土试样在液化试验中难以完全饱和的技术难题。采用该方法对初始饱和度较低的黄土试样进行饱和试验,可以很好地满足黄土液化试验中所需的技术要求。该方法既可保证黄土试样饱和度达到95%左右(通常视为完全饱和状态),又可满足饱和黄土试样初始结构性在水平、垂直向的基本完好,即饱和后的原状试样架空骨架结构没有发生破坏。该方法具有试样饱和度高、扰动程度小、控制精度高等优点。
2.试验分析得出黄土B-Sr曲线:在相同激励的情况下,黄土试样孔隙水压力增加量远小于砂土孔隙水压力增加量。黄土在B值达到0.3左右时饱和度一般可达到90%,黄土B-Sr曲线相对于砂土的曲线靠右。随着饱和度的增加,细微孔隙逐渐充满了水,此时在相同激励的情况下,孔隙水压力增加量也瞬间响应,此时B值表现出瞬间急剧增长。传统的砂土反压饱和试验中采用的临界饱和参考指标B≥0.95不适用于界定黄土是否饱和。
利用反压饱和法对砂土、黏土试样进行饱和的相关研究国内外已有文献报道,但国内外尚未见明确提出针对黄土进行相关研究的文献报道。除了本项研究外,中国矿业大学公布了一种三轴试验条件下硬土破裂细观结构识别装置和方法(2014年),成都理工大学郭斌等介绍了黄土反压饱和法及其在动强度试验中的应用研究(2014年), 郭斌等应用“抽气+反压饱和”的方法,在保证较低负压、不破坏黄土试样结构的条件下,对试样进行抽气处理,以尽量缩短饱和时间,避免黄土长时间浸水出现湿陷,进而影响土体强度。该方法出发点与低反压饱和方法类似,都是在黄土液化试验中保护试样在试验前不被破坏,但其未对饱和试样结构是否完好进行系统的研究和验证。黄土低反压饱和方法研究表明:该方法可在更短时间内得到较高饱和度,试验稳定性好,控制精度较“抽气+反压饱和”的方法高;并通过开展对采用低反压饱和法饱和前后的原状试样水平向、垂直向微结构研究表明:水平向、垂直向饱和后试样的结构破坏甚小,试样架空骨架结构没有发生破坏。综上,采用低反压(目标反压低于100kPa)饱和法(脱气水位差法+反压饱和方法)对黄土试样进行饱和,其工作原理与上述文献在方法上存在本质差别,目前国内外尚未见与之相同的文献报道。
郭斌等对于试样饱和度Sr和孔隙水压力系数B 值的关系也进行了拟合,研究表明在B值达到0.3左右时饱和度可达到85%左右,该结果与本项研究结果饱和度可达到90%相近,但其未对黄土的B-Sr曲线进行本质分析,也未与砂土的曲线进行比较。本项研究表明黄土的B-Sr曲线相对于砂土的曲线靠右,且在相同激励的情况下,黄土试样孔隙水压力增加量远小于砂土孔隙水压力增加量;随着饱和度的增加,细微孔隙逐渐充满了水,此时在相同激励的情况下,孔隙水压力增加量也瞬间响应,此时B值表现出瞬间急剧增长。这说明传统的砂土反压饱和试验中采用的临界饱和参考指标B≥0.95不适用于界定黄土是否饱和。国内外已公开发表的文献中也未见与之相同的文献报道。