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成样方法对饱和粉砂不同应力路径下固结排水剪切试验结果的影响

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岩土力学 2019年第10期40卷 3783-3788页

作者：郭莹刘晓东大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

利用应力控制式静力三轴仪,采用干装法和湿装法制备相对密实度50%的饱和粉砂试样,在平均主应力增大(CTC)、不变(TC)、减小(RTC)3种应力路径条件下进行了固结排水剪切试验(CD试验),获得了应力-应变关系、体应变规律以及抗剪强度指标。探... 详细信息

利用应力控制式静力三轴仪,采用干装法和湿装法制备相对密实度50%的饱和粉砂试样,在平均主应力增大(CTC)、不变(TC)、减小(RTC)3种应力路径条件下进行了固结排水剪切试验(CD试验),获得了应力-应变关系、体应变规律以及抗剪强度指标。探讨了实验室常用的干装和湿装两种成样方法对于饱和粉砂试样的不同应力路径的试验结果的影响。试验结果表明:在3种应力路径条件下,干装样均呈应变软化和剪胀现象,而湿装样基本呈应变硬化和剪缩现象;干装样的主应力差峰值均大于湿装样,主应力差峰值的差异最大的是CTC路径;干装法制备试样在RTC路径的剪胀性最强,TC路径次之,CTC路径最弱;干装样的有效内摩擦角均明显高于湿装样;成样方法相同时,CTC路径与RTC路径获得的有效内摩擦角非常接近,TC路径与RTC路径获得的有效内摩擦角亦比较接近。应力路径对试样的有效内摩擦角的影响远小于成样方法的影响。

关键词：成样方法应力路径饱和粉砂固结排水剪切剪胀性

成样方法对饱和中砂静力三轴固结排水剪切试验结果的影响

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土木工程学报 2010年第S2期43卷 306-311页

作者：郭莹陈珍大连理工大学建设工程学部岩土工程研究所辽宁大连116024 大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室辽宁大连116024 上海沪闵建筑设计院有限公司上海201100

利用应变控制式静力三轴剪切仪,针对饱和天然中砂和福建标准砂进行一系列固结排水剪切试验,主要从试验得到的应力应变关系曲线、体变关系曲线和抗剪强度指标等方面,探讨干装敲击法、控制同样初始含水率的湿装夯实法和水下沉积法等实验... 详细信息

利用应变控制式静力三轴剪切仪,针对饱和天然中砂和福建标准砂进行一系列固结排水剪切试验,主要从试验得到的应力应变关系曲线、体变关系曲线和抗剪强度指标等方面,探讨干装敲击法、控制同样初始含水率的湿装夯实法和水下沉积法等实验室常用的成样方法对试验结果的影响。试验结果表明:水下沉积法仅适合制备较纯净的砂样,湿装夯实法适合制备天然砂样;不同成样方法对试验结果有较明显的影响,天然中砂干装敲击法的抗剪强度指标高于湿装夯实法,福建标准砂干装敲击法的抗剪强度指标高于水下沉积法。

关键词：饱和中砂固结排水剪切试验成样方法抗剪强度指标

成样方法对多种土体排水剪切试验结果的影响对比

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防灾减灾工程学报 2015年第2期35卷 160-165页

作者：郭莹王海礁大连理工大学建设工程学部岩土工程研究所辽宁大连116024 大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室辽宁大连116024

通过利用干、湿2种成样方法制备的松、密状态的细砂、中砂、粉砂和粉土试样的三轴固结排水剪切试验的结果对比,分析了分别采用干装法、湿装法制备的试样试验结果的共性和差异,并对比了其应力应变关系、体变关系、有效应力比等特性。结... 详细信息

通过利用干、湿2种成样方法制备的松、密状态的细砂、中砂、粉砂和粉土试样的三轴固结排水剪切试验的结果对比,分析了分别采用干装法、湿装法制备的试样试验结果的共性和差异,并对比了其应力应变关系、体变关系、有效应力比等特性。结果表明:4种土体分别采用干装法和湿装法制备试样所获得的试验结果均存在差异,且密实状态下的差异不如疏松状态下的明显。疏松状态下,湿装法试样基本呈现应变硬化和剪缩现象,而干装法试样均呈现应变软化和剪胀现象;密实状态下,干装法试样呈现应变软化和剪胀现象,湿装样试样则呈现应变硬化和剪缩现象。通过对不同土体抗剪强度指标的对比发现,干装法试样的强度指标均大于湿装法试样。

关键词：固结排水剪切试验成样方法不同土体强度指标

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成样方法对饱和粉砂应力路径试验结果的影响

成样方法对饱和粉砂应力路径试验结果的影响

作者：刘晓东大连理工大学

学位级别：硕士

室内土工试验在岩土工程研究中有着不可替代的地位和作用,理论的研究往往需要试验加以验证和完善。在试验开始前,试样的制备环节对于整个试验的影响很大。因此,制备环节应尽量排除人为或者其他外部因素对试验结果的影响。在室内静力三... 详细信息

室内土工试验在岩土工程研究中有着不可替代的地位和作用,理论的研究往往需要试验加以验证和完善。在试验开始前,试样的制备环节对于整个试验的影响很大。因此,制备环节应尽量排除人为或者其他外部因素对试验结果的影响。在室内静力三轴试验中,试样制备的方法多种多样,且这些方法在实验室中已被广泛运用。由于制备原理和实际操作的不同,加之土这种特殊三相体的独特性质,各方法可能会对最终的试验结果产生影响。在试验中,这种影响往往被试验人员所忽略。本文利用应力、应变控制式静力三轴仪,分别对饱和粉砂在100kPa、200kPa、300kPa围压下进行了平均主应力p增大(CTC)、减小(RTC)、不变(TC)3种大主应力方向一致的应力路径控制的固结排水和固结不排水剪切试验。分别采用实验室常用的干装夯击法和湿装夯击法制备初始密实度为50%的试样。通过试验获得了应力—应变关系、体变或者孔压规律、应力路径以及抗剪强度指标等。探讨了不同成样方法对饱和粉砂应力路径试验的相关结果的影响。固结排水剪切试验结果表明：三种应力路径条件下干装法试样的试验结果与湿装法试样存在明显差异,其中,干装法试样均呈现应变软化和较强的剪胀性,而湿装法试样则呈现应变硬化和剪缩性;相同围压的干装法试样主应力差峰值均大于湿装法试样,其中尤以CTC路径最为明显;干装法试样均出现明显的剪胀现象,其中RTC路径最为明显,TC路径次之,CTC路径最不明显;干装法试样的有效内摩擦角明显高于湿装法试样,且在成样方法相同的情况下,各路径所得的有效内摩擦角相差不大,这表明成样方法对有效内摩擦角的影响远大于应力路径的影响。固结不排水剪切试验结果表明：三种应力路径条件下干装法和湿装法试样均呈现应变软化,且在CTC和TC路径均出现了“流滑”现象,而RTC路径具有一定的残余强度;相同围压的干装法试样主应力差峰值均大于湿装法试样,其中仍以CTC路径最为明显;湿装法试样的孔隙水压力多呈现正值,而干装法试样具有更强的剪胀性,多呈现先增大后减小为负值;与固结排水剪切试验的结果相同,干装法试样的有效内摩擦角均明显高于湿装试样,应力路径对有效内摩擦角的影响要小于成样方法的影响。在试验中曾针对干装法试样采用反压系统尝试提高饱和度,对比试验结果发现：在平均主应力p不变(TC)路径下的固结不排水剪切试验中,反压对试样饱和度的提高效果显著,可从95%提高到98%,但反压对主应力差峰值结果产生一定影响。在100kPa、200kPa、300kPa围压下,施加反压时的主应力差峰值结果均大于不施加反压的试样的结果;由于干装法试样较强的剪胀性,两组试验中孔隙水压力均呈现先增大后减小为负值且最终趋于基本相同的稳定值;获得的有效内摩擦角基本相同。这表明是否施加反压对固结不排水试验的主应力差峰值有较大影响,而对有效内摩擦角几乎没有影响。

关键词：成样方法应力路径饱和粉砂固结排水剪切固结不排水剪切剪胀性反压

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成样方法对饱和中砂静力三轴试验结果的影响

成样方法对饱和中砂静力三轴试验结果的影响

作者：陈珍大连理工大学

学位级别：硕士

静力三轴试验作为最重要的土工试验之一,对土力学的发展起到了十分重要的作用。静力三轴试验的结果受很多因素的影响,本文着重研究不同成样方法对静力三轴试验结果的影响。以饱和天然中砂和福建标准砂为例,在对砂土进行常规的颗粒分析... 详细信息

静力三轴试验作为最重要的土工试验之一,对土力学的发展起到了十分重要的作用。静力三轴试验的结果受很多因素的影响,本文着重研究不同成样方法对静力三轴试验结果的影响。以饱和天然中砂和福建标准砂为例,在对砂土进行常规的颗粒分析、比重及相对密实度试验的基础上,着重进行了采用三种不同成样方法的静力三轴剪切试验的研究,分析了成样方法对砂土的应力-应变关系、应力路径、抗剪强度指标和邓肯-张模型参数等方面的影响。利用应变控制式三轴剪切仪,试样直径为39.1mm,高度为80mm。针对天然中砂,采用干装法和控制初始含水率9%湿装法成样,进行了三轴固结不排水和固结排水剪切试验,试样的初始相对密实度分别为30、50和70%,初始固结围压分别为100、200、300kPa;并在围压为200kPa时,进行了初始含水率分别为4、7、9%的试验对比,着重探讨了初始成样含水率的影响。针对福建标准砂,采用干装法和水下沉积法制备试样,控制初始相对密实度为50%,初始固结围压分别为100、200、300kPa,进行了三轴固结排水剪切试验。同时还进行了围压为200kPa两种土样固结之后的相对密实度比较研究,最后对造成不同成样方法的试验结果不同的原因进行了初步探讨。试验研究发现,成样方法对试验结果有明显的影响。天然中砂在三轴固结不排水和固结排水剪切试验中,在相同轴向应变的情况下,干装法的偏应力值均大于湿装法的数值,相应的干装法的孔隙水压力值和体积变形都小于湿装法的数值。干装法和湿装法得到的破坏线完全相同;不同成样方法得到的变形与破坏模式不一样,应引起注意。福建标准砂在较低围压下,固结排水剪切试验结果几乎不受成样方法的影响,干装法和水下沉积法下得到的试验曲线接近重合;较高围压下的试验结果受成样方法的影响较大,表现为在水下沉积法出现峰值偏应力或者峰值偏应力屈服平台之前,不同成样方法的试验曲线接近重合,之后干装法的试验曲线明显高于水下沉积法。但是,无论在何种周围压力条件下,干装法和水下沉积法的试验曲线形状是一致的。通过对中等密实度状态下不同成样方法饱和中砂试样的固结排水剪切试验获得的抗剪强度指标的比较发现：天然中砂适合采用湿装法获得上述参数,福建标准砂适合采用水下沉积法获得上述参数。

关键词：饱和中砂静力三轴试验成样方法应力-应变关系应力路径抗剪强度指标邓肯-张模型参数

成样方法对不同颗粒级配砂土CD试验结果的影响

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成样方法对不同颗粒级配砂土CD试验结果的影响

作者：唐鸿祚大连理工大学

学位级别：硕士

土工试验在工程实践和土力学的研究中具有重要的地位。土是以矿物颗粒组成骨架的自然形成的松散颗粒集合体,必须通过专门的土工试验来研究土体的物理力学性质。静力三轴试验是研究土体强度和变形特性的重要手段,进行三轴试验离不开试样... 详细信息

土工试验在工程实践和土力学的研究中具有重要的地位。土是以矿物颗粒组成骨架的自然形成的松散颗粒集合体,必须通过专门的土工试验来研究土体的物理力学性质。静力三轴试验是研究土体强度和变形特性的重要手段,进行三轴试验离不开试样的制备过程,砂土常采用干装法、湿装法以及水下沉积法等三种方法制备饱和试样。利用常规静力三轴仪以及装配了全表面数字图像测量系统的静三轴仪,采用不同的成样方法制备人工配制的不同颗粒级配的砂土进行三轴固结排水剪切试验(CD试验),探讨成样方法和颗粒级配对砂土三轴试样的变形及强度特性的影响。基于福建标准砂,通过人工筛分试验,配置出不均匀系数C=2.0、3.0、5.0、6.0、10.0、15.0等6种不同颗粒级配的砂样,采用不同的成样方法制备相对密实度为50%的中密砂样,在100kPa、200kPa及300kPa围压的条件下进行CD试验。首先,利用常规静力三轴仪和装配了全表面数字图像测量系统的静三轴仪针对C=2.0、3.0、5.0的砂样,采用干装法和湿装法制备饱和试样,进行CD试验,分析了试样的应力-应变关系曲线、有效内摩擦角φ以及邓肯-张模型模量参数K、n。试验结果表明:不同的成样方法对试样的应力-应变曲线有较大的影响,干装样的峰值主应力差均明显高于湿装样;采用干装法得到的应力-应变曲线与不均匀系数基本无关,而采用湿装法得到3种不同颗粒级配的砂土的应力-应变曲线峰值随着不均匀系数的增加而减小;干装样和湿装样的有效内摩擦角φ均随着不均匀系数C的增加而增加,并且在相同不均匀系数C的条件下,干装样的有效内摩擦角φ均比湿装样数值大;2种仪器得到的干装样的K值均明显大于湿装样的值,并且利用图像测量系统得到的K、n值要明显大于常规三轴仪得到的值。之后,基于装配了全表面数字图像测量系统的静三轴仪,针对C=6.0、10.0、15.0的砂样,采用干装法和水下沉积法制备饱和试样,进行CD试验。试验结果表明:干装样的峰值主应力差均明显低于水下沉积样;采用干装法得到的应力-应变曲线与不均匀系数基本无关,而采用水下沉积法得到3种不同颗粒级配的砂土的应力-应变曲线峰值随着不均匀系数的增加而增加;干装样和水下沉积样的有效内摩擦角φ均随着不均匀系数C的增加而增加,并且干装样的有效内摩擦角φ均比水下沉积样小;采用干装法得到的K值小于水下沉积法得到的值,但其n值要明显大于水下沉积样得到的n值。为了更进一步探究不同的成样方法和颗粒级配对砂土CD试验结果的影响的原因,利用surfer软件绘制出不用成样方法制备的C=3.0、5.0、10.0、15.0的试样在300kPa围压条件下不同时刻的轴向、径向应变场,结果显示:湿装样受两端端部约束比较明显,从而导致轴向变形主要集中在中部,中部到两端的轴向变形的数值逐渐递减,并且出现了明显的分层现象;干装样和水下沉积样的轴向应变场的变形都比较均匀,但水下沉积样的下部轴向变形明显小于中、上部。湿装样、干装样及水下沉积样三者的径向变形的发展没有明显的差异,径向变形都主要集中在中部,逐渐向两侧递减。不同的成样方法和颗粒级配对径向应变场的影响均不显著。

关键词：成样方法全表面数字图像测量系统固结排水试验不均匀系数应变场

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成样方法对多种土体三轴试验结果的影响对比

成样方法对多种土体三轴试验结果的影响对比

作者：王海礁大连理工大学

学位级别：硕士

土工试验是土力学研究的重要手段,土工试验为土体的相关计算、工程设计和施工提供可靠的参数,是正确评价土体工程性质不可缺少的前提和依据。本文针对干装法和湿装法制备的天然中砂、南宁细砂、南通粉砂、南通粉土采用应变控制式静力三... 详细信息

土工试验是土力学研究的重要手段,土工试验为土体的相关计算、工程设计和施工提供可靠的参数,是正确评价土体工程性质不可缺少的前提和依据。本文针对干装法和湿装法制备的天然中砂、南宁细砂、南通粉砂、南通粉土采用应变控制式静力三轴剪切仪获得的固结不排水和固结排水试验结果进行了对比分析和总结。着重探讨了成样方法对静力三轴试验结果的影响。针对干装法和湿装法制备的天然中砂、南通粉砂、南通粉土获得的三轴固结不排水剪切试验结果进行了应力-应变关系、孔隙水压力-轴向应变关系、应力路径和不稳定性与临界状态线的斜率等试验结果的对比。针对干装法和湿装法制备的天然中砂、南宁细砂、南通粉砂、南通粉土获得的三轴固结排水剪切试验结果进行了应力-应变关系、体变-轴向应变关系、有效应力比-轴向应变关系等特性的对比。针对干装法和湿装法制备的天然中砂、南宁细砂和采用原状样、干装法、湿装法制备的南通粉土进行的固结排水剪切试验获得的有效强度指标进行了对比;对干装法与湿装法制备的南通粉砂和原状样与干装法、湿装法制备的南通粉土所获得的三轴固结不排水剪切试验的总应力和有效应力强度指标进行了对比。探讨了成样方法对各种土体的强度指标的影响规律,并且对干装法、湿装法制备的天然中砂、南宁细砂在固结排水剪切试验中和干装法、湿装法制备的南通粉砂在固结不排水剪切试验中获得的邓肯-张模型参数进行了对比。最后针对湿装法采用不同初始成样含水率制备的天然中砂、南宁细砂和南通粉土探讨了初始成样含水率对固结不排水剪切和固结排水剪切试验结果的影响。通过对比分析发现：采用干装法和湿装法制备的四种饱和土体的三轴固结不排水和固结排水剪切试验获得的结果均存在明显差异。固结不排水试验中：除了中砂以外,疏松和密实状态下干装法所制备的试样均表现出了应变硬化,而湿装法基本呈现应变软化。疏松状态下,湿装法的结果更符合一般规律,密实状态下,干装法的结果与一般规律更加符合;通过对不稳定性和临界状态线的研究发现：湿装法制备的试样比干装法的更容易发生应变软化,疏松状态下湿装法制备土体所获得临界状态线的斜率与干装法完全相同。疏松状态下湿装法基本呈现应变硬化和剪缩现象,而干装法制备的试样均呈现应变软化和剪胀现象。密实状态下干装法呈现应变软化和剪胀现象,湿装法则呈现应变硬化和剪缩现象。一般地,各种土体干装法的抗剪强度指标均大于湿装法的结果。各种土体不同制样方法获得的邓肯-张模型参数没有发现明显的规律性,其影响规律有待发现。固结不排水试验中,初始成样含水率对湿装法制备试样的试验结果有影响;固结排水试验中,初始成样含水率对湿装法制备试样的试验结果基本没有显著影响。

关键词：砂土粉土成样方法应力-应变关系应力路径不稳定线抗剪强度指标邓肯-张模型参数

成样方法对南通饱和粉砂变形及强度特性影响的实验研究

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成样方法对南通饱和粉砂变形及强度特性影响的实验研究

作者：张文峰大连理工大学

学位级别：硕士

室内静力三轴实验是获得土体变形及强度特性的有效手段之一，目前己被国内外广为采用。而室内实验一定离不开试样制备这一步骤，对于静力三轴实验而言，可以采用原状试样和扰动土重塑试样两种方式进行实验。当采用扰动土重塑的方式制备... 详细信息

室内静力三轴实验是获得土体变形及强度特性的有效手段之一，目前己被国内外广为采用。而室内实验一定离不开试样制备这一步骤，对于静力三轴实验而言，可以采用原状试样和扰动土重塑试样两种方式进行实验。当采用扰动土重塑的方式制备试样时，制备手段的不同会导致试样内部土粒排列结构的不同，从而引起试样力学性质的差异。本文在对南通饱和粉砂进行常规的颗粒分析、比重及相对密度实验的基础上，着重进行了采用不同试样制备方法的静力三轴实验的研究，分析了采用不同的试样制备方法对南通饱和粉砂应力-应变关系、应力路径、破坏强度、稳态线和稳态内摩擦角以及邓肯-张模型参数等方面的影响。同时进行了不同试样制备方法的直剪实验，并与三轴实验结果对比。本文的三轴实验采用固结不排水剪切实验和固结排水剪切实验两种形式，利用应变控制式三轴仪完成。固结不排水剪切实验控制初始固结围压分别为100、200、300kPa，固结排水剪切实验控制初始固结围压为100kPa。试样分为原状试样和扰动土重塑试样;重塑试样的成样方法采用干装法和湿装法两种，其中干装法又具体分为干装夯实法和干装振密法;控制重塑试样的初始相对密度分别为20％、45％和70％。直剪实验采用慢剪实验，控制固结压力分别为100、200、300、400kPa;试验采用扰动土重塑试样，分干装和湿装两种成样方法，控制初始相对密度分别为45％和70％。通过研究发现，成样方法对南通饱和粉砂的静力三轴实验结果及直剪实验结果影响显著。在三轴固结不排水剪切实验中，干装法成样的试样的应力-应变关系及应力路径曲线均呈现硬化-部分剪胀模式，而采用湿装法成样时，所得的应力-应变关系及应力路径曲线不仅与干装法成样的实验结果不同，且与围压和初始相对密度有关，多数呈现完全软化-剪缩模式;干装法成样条件下所获得的总应力和有效应力抗剪强度指标φ值和φ′值均明显大于湿装法成样获得的结果，相差10～40％;干装法的试样在实验过程中并没有观察到稳态现象，但其峰值有效内摩擦角与湿装法成样时的稳态有效内摩擦角几乎一致，本文由此提出类稳态的概念。在三轴固结排水剪切实验中，干装法试样的应力-应变关系均呈现先应变硬化而后应变软化的趋势，而湿装法试样的应力-应变曲线不仅与干装法成样所得的实验结果不同，且与初始相对密度有关。在直剪实验中，干装法成样获得的抗剪强度指标φ值均大于湿装法成样获得的结果，相差13～15％。

关键词：粉砂三轴实验成样方法应力-应变关系应力路径抗剪强度指标稳态变形

成样方法及应力路径对饱和中密细砂剪切特性影响

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成样方法及应力路径对饱和中密细砂剪切特性影响

作者：韩杰大连理工大学

学位级别：硕士

三轴实验在室内土工实验中具有重要地位,是测定土的抗剪强度指标和研究土的本构关系的重要手段,但是三轴实验中其他条件一致的情况下,不同应力路径下的三轴实验结果不同、不同成样方法制备的试样所获得的实验结果不同。因此,研究三轴实... 详细信息

三轴实验在室内土工实验中具有重要地位,是测定土的抗剪强度指标和研究土的本构关系的重要手段,但是三轴实验中其他条件一致的情况下,不同应力路径下的三轴实验结果不同、不同成样方法制备的试样所获得的实验结果不同。因此,研究三轴实验中成样方法及应力路径对试样剪切特性的影响具有较大的实用意义和价值。首先针对过0.5mmm筛的福建标准细砂,利用于装敲击法及湿装夯击法制备了50%密实度的饱和试样,进行了应力控制条件下CTC、TC、RTC路径的固结排水及固结不排水三轴压缩实验。结果表明：各应力路径下成样方法对试样的剪切特性有明显影响,相同应力路径实验干装样的偏应力峰值及有效内摩擦角均明显高于湿装样;应力路径对试样的剪切特性有显著影响,由相同成样方法制备的试样,在各应力路径实验中偏应力峰值结果排序为CTC路径>TC路径>RTC路径,剪胀性强弱排序为RTC路径>TC路径>CTC路径;应力路径对试样的有效抗剪强度指标基本没有影响;成样方法与应力路径之间有交叉影响,表现为在各应力路径实验中成样方法对试样应力应变关系的影响程度不一。另外针对过0.5mmm筛的福建标准细砂、天然粉砂,利用干装敲击法及湿装夯击法制备了50%密实度的饱和试样,进行了应变控制条件下CTC路径的固结不排水剪切实验,并结合相关饱和中密中砂实验资料分析了成样方法对多种砂土的CU剪切特性的影响。结果表明：成样方法对三种类型砂土的剪切特性均有明显影响,所有砂土的干装样峰值偏应力均明显高于湿装样、干装样的有效抗剪强度指标同样高于湿装样;成样方法对不同砂土剪切特性的影响程度不同,对于中砂和粉砂,干装样在实验中表现出较强的剪胀性,湿装样则表现出明显的剪缩性;但对于细砂而言,不仅干装样及湿装样均表现出明显的剪胀性,且峰值偏应力的差别相比其他两种砂土明显缩小。在实验研究中还发现：在CTC路径实验中,控制条件的不同会对实验结果有一定影响：对于过0.5mm筛的福建标准细砂,利用湿装夯击法制备的50%密实度的试样,在相同围压下,在应变控制式剪切中表现为弱的应变软化,但在应力控制式剪切中则表现为应变硬化。应变控制的剪切速率高低对湿装样的应力应变关系形态影响不大。最后在总结前人实验结果的基础上,对成样方法影响试样剪切特性的原因进行了简要分析。

关键词：成样方法应力路径三轴压缩实验应力应变关系抗剪强度指标