基于电测量的复杂荷载作用下岩质边坡损伤累积评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电测量的复杂荷载作用下岩质边坡损伤累积评估方法，该方法包括以下步骤：步骤1，对土体进行三轴压缩试验，同时在土样内置导电薄膜测量土体电阻率；步骤2，利用最小二乘法建立土体应力

【技术实现步骤摘要】
基于电测量的复杂荷载作用下岩质边坡损伤累积评估方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程领域，尤其是涉及一种基于电测量的复杂荷载作用下岩质边坡损伤累积评估方法。

技术介绍

[0002]边坡内部岩土体的损伤累积是触发滑坡的关键因素，外部荷载作用影响下岩质边坡软弱面结构性损伤效应将更为明显。目前对边坡软弱层的损伤累积规律的认识还具有一定的局限性，因此岩土体内部缺陷累积过程、滑动面的发育规律等研究对于明确滑坡动态演化机制具有重要意义。
[0003]经过检索，中国专利公开号CN110940794A公开了一种测试边坡稳定特性的综合试验方法，通过该原位试验、模型试验、和室内试验结合的方法，对边坡岩土体的物理性质、力学性质以及水理性质等进行精确测试，其结果能够更加真实的反应边坡岩土体承受荷载的历程，但是该现有技术还是使用物理性质等表象来进行试验，近年来，电测量法作为一种非常直观、快捷且无损的边坡电阻率测试技术，在岩土工程领域得到了大量推广应用，但通过电阻率评估边坡损伤的研究依然较少。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于电测量的复杂荷载作用下岩质边坡损伤累积评估方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于电测量的复杂荷载作用下岩质边坡损伤累积评估方法，该方法包括以下步骤：
[0007]步骤1，对土体进行三轴压缩试验，同时在土样内置导电薄膜测量土体电阻率；/>[0008]步骤2，利用最小二乘法建立土体应力
‑
应变关系和电阻率变化率
‑
应变关系；
[0009]步骤3，将岩土体损伤定义为割线模量的衰减，利用最小二乘法建立岩土体损伤与电阻率变化率的关系；
[0010]步骤4，通过模型试验或现场试验，记录在外部荷载作用下岩质边坡软弱层的电参数演化过程，实现对边坡软弱层的损伤累积的评价，并将边坡对应部位的损伤通过云图直观表示。
[0011]作为优选的技术方案，所述的步骤1具体包括以下步骤：
[0012]步骤1.1，将一组铜圈制成的导电薄膜环固定在绝缘橡皮膜内侧作为电位电极，将土样按设定压实度放入绝缘橡皮膜中，两端超出导电薄膜相同的长度，并将一组铜片盖在土样上下两端作为电流电极，对绝缘橡皮膜做防渗漏处理，完成制样；
[0013]步骤1.2，将试样放置于三轴压缩试验装置的围压室内，围压室顶部有电极连接线出孔，通过第一导线将电流电极和与电参数测试装置连接，通过第二导线将电位电极与电参数测试装置连接，并做防渗漏处理；
[0014]步骤1.3，进行三轴压缩试验，全程记录土样的应力
‑
应变读数，并同时通过四极法获取相应时刻土样的电参数。
[0015]作为优选的技术方案，所述的步骤1.1中的绝缘橡皮膜周围采用预设涂料来防止所述绝缘橡皮膜在所述导电薄膜固定后渗漏。
[0016]作为优选的技术方案，所述的步骤1.1中的土样需经过烘干碾碎处理，再配置一定含水率的土样；在所述绝缘橡皮膜每个需要放置电极的点进行标记，放入土样品，再放置电极。
[0017]作为优选的技术方案，所述的步骤1.2中的围压室顶部电极连接线出孔处做密封处理。
[0018]作为优选的技术方案，所述的步骤1.3得三轴压缩试验具体包括以下步骤：
[0019]步骤1.3.1，围压室内注满水，关闭泄压阀，加载围压至指定数值，保持预设时间，观察围压室是否存在漏水现象；
[0020]步骤1.3.2，若不存在漏水情况下，设定好围压室内强度，开始三轴压缩试验；
[0021]步骤1.3.3，在样品压缩过程中，根据试验仪器读数记录土样品应力
‑
应变结果，并同时通过四极法获取相应时刻土样的电参数。
[0022]作为优选的技术方案，所述的步骤2具体包括以下步骤：
[0023]步骤2.1，采用最小二乘法，利用三轴压缩试验得到的应力和应变数据，根据Duncan
‑
Chang模型拟合应力
‑
应变σ
‑
ε关系；
[0024]步骤2.2，采用最小二乘法，利用实测电参数计算电阻率变化率，并基于Dose
‑
Resp模型拟合电阻率变化率
‑
应变Δρ
‑
ε关系。
[0025]其中步骤2.1中拟合关系式为：σ＝ε/(a+bε)，a与b分别代表初始切线模量E
i
的倒数与σ渐进值σ
u
的倒数。
[0026]步骤2.2中电阻率变化率定义为：Δρ＝(ρ
‑
ρ0)/ρ0，其中ρ为当前电阻率，ρ0为初始电阻率；拟合关系式为：Δρ＝A+B/(1+10
C+Dε
)，A、B、C、D均为模型系数。
[0027]作为优选的技术方案，所述的步骤3具体包括：
[0028]将损伤变量D定义为σ
‑
ε曲线割线模量的衰减，代入步骤2.1和2.2得到的σ
‑
ε关系与Δρ
‑
ε关系，得到D
‑
Δρ关系。
[0029]步骤3中D
‑
ε拟合关系式为：D＝1
‑
E
t
/E＝1
‑
(σ/ε)/E＝1
‑
1/(E(a+bε))，E
t
、E分别为当前割线模量与轴向应变为1％时的割线模量。
[0030]作为优选的技术方案，所述的步骤4具体包括以下步骤：
[0031]步骤4.1，针对试验边坡，在边坡内部对应点位布置电极以采集电阻率数据，根据试验情况选择性在试验边坡岩体表面部分涂刷防渗材料，测定模型初始电参数；
[0032]步骤4.2，对试验边坡进行外部荷载作用加载，荷载作用的类型包括但不限于地震作用、拟地震作用、降雨、工程荷载，测定加载过程中的电参数变化，并利用步骤3得到的D
‑
Δρ关系实现对边坡软弱层的损伤累积的评价，并将边坡对应部位的损伤通过云图直观表示。
[0033]作为优选的技术方案，所述的步骤4.1采用四极法测定电参数，电流电极采用两张铜网，分别覆盖模型的顶部和底部；电位电极采用直径5cm的圆形铜网布置在模型内部对应点位，在电阻率计算中将上下层铜网之间岩土体近似视为圆柱体。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0035]1、本专利技术提供了一种直观、快捷的边坡损伤评估方法，可通过较易测得的电参数变化来评估边坡软弱层损伤累积，并快速作出边坡损伤分布云图，为边坡内部结构的测试与安全监测提供便利。
[0036]2、本专利技术在实际应用中仅需对边坡软弱层取样，并进行室内试验即可建立电参数与损伤的关系，不会对边坡造成额外损伤，降低工程风险。
[0037]3、本专利技术适用于各类含软弱层的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电测量的复杂荷载作用下岩质边坡损伤累积评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，对土体进行三轴压缩试验，同时在土样内置导电薄膜测量土体电阻率；步骤2，利用最小二乘法建立土体应力
‑
应变关系和电阻率变化率
‑
应变关系；步骤3，将岩土体损伤定义为割线模量的衰减，利用最小二乘法建立岩土体损伤与电阻率变化率的关系；步骤4，通过模型试验或现场试验，记录在外部荷载作用下岩质边坡软弱层的电参数演化过程，实现对边坡软弱层的损伤累积的评价，并将边坡对应部位的损伤通过云图直观表示。2.根据权利要求1所述的一种基于电测量的复杂荷载作用下岩质边坡损伤累积评估方法，其特征在于，所述的步骤1具体包括以下步骤：步骤1.1，将一组铜圈制成的导电薄膜环固定在绝缘橡皮膜内侧作为电位电极，将土样按设定压实度放入绝缘橡皮膜中，两端超出导电薄膜相同的长度，并将一组铜片盖在土样上下两端作为电流电极，对绝缘橡皮膜做防渗漏处理，完成制样；步骤1.2，将试样放置于三轴压缩试验装置的围压室内，围压室顶部有电极连接线出孔，通过第一导线将电流电极和与电参数测试装置连接，通过第二导线将电位电极与电参数测试装置连接，并做防渗漏处理；步骤1.3，进行三轴压缩试验，全程记录土样的应力
‑
应变读数，并同时通过四极法获取相应时刻土样的电参数。3.根据权利要求2所述的一种基于电测量的复杂荷载作用下岩质边坡损伤累积评估方法，其特征在于，所述的步骤1.1中的绝缘橡皮膜周围采用预设涂料来防止所述绝缘橡皮膜在所述导电薄膜固定后渗漏。4.根据权利要求2所述的一种基于电测量的复杂荷载作用下岩质边坡损伤累积评估方法，其特征在于，所述的步骤1.1中的土样需经过烘干碾碎处理，再配置一定含水率的土样；在所述绝缘橡皮膜每个需要放置电极的点进行标记，放入土样品，再放置电极。5.根据权利要求2所述的一种基于电测量的复杂荷载作用下岩质边坡损伤累积评估方法，其特征在于，所述的步骤1.2中的围压室顶部电极连接线出孔处做密封处理。6.根据权利要求2所述的一种基于电测量的复杂荷载作用下岩质边坡损伤累积评估方法，其特征在于，所述的步骤1.3得三轴压缩试验具体包括以下步骤：步骤1.3.1，围压室内注满水，关闭泄压阀，加载围压至指定数值，保持预设时间，观...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晗旭，车爱兰，李笑唯，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：