温、湿控制生土三轴试验装置的研制与应用

为研究温度和湿度对生土力学特性的影响,自主研发了温、湿控制生土三轴试验装置。基于常规三轴压力室,借助电涡流非接触位移传感器搭建高精度变形测试系统,实现环境变化下生土应变的连续性捕捉。针对法国里昂地区生土材料,开展不同湿度、围压和温度作用下生土三轴循环加载-卸载试验,实测生土在不同工况下的三轴剪切破坏强度、应力-应变曲线及体积变化,通过分析滞回曲线,研究弹性模量和残余应变随应力水平的演化特征;同时进行了变湿度条件下生土气态水迁移效应试验。结果表明:该装置能够稳定控制生土环境变化条件,模拟再现生土单元体实际服役工况,精确测量试验过程中生土力学指标及湿度、温度与压力等环境指标,初步检验了装置性能的可靠性和准确性。相关成果可为荷载-湿-热耦合作用下非饱和生土变形机制的研究与本构模型的建立提供技术支撑。

变湿度条件下生土材料持水特性及气态水迁移效应试验研究

湿度变化诱发气态水迁移,进而对生土的变形和强度产生重要影响。研究变湿度条件下生土材料持水特性及气态水迁移效应是揭示服役期生土结构病害孕育机制的关键。针对法国里昂地区两种生土建筑材料,采用两种试验方法,即饱和盐溶液法和动态水蒸气吸附法开展等温吸湿试验,分析生土持水特性;通过气态水迁移效应试验,探究生土试样底部进气端和顶部出气端的湿度及水气相对压力变化规律,并对气态水迁移过程中生土试样变形进行分析。试验结果表明:两种方法测得生土吸湿曲线较为一致,可分为单层吸附阶段、多层吸附阶段和毛细凝聚阶段,并且土体持水能力随黏土颗粒活性增加而增强;在气态水迁移效应试验中,生土材料持水特性对出气端湿度与进气端水气相对压力影响明显,生土试样发生膨胀变形。