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申请/专利权人：中国科学院武汉岩土力学研究所

摘要：本发明提供一种各向异性土的制样与渗透系数和导热系数测试方法，该方法先通过模型试验确定加载过程中土体的主应力状态，进而计算任意方向正应力σj与竖向力σz的比值k0j；再通过施加竖向荷载q×k0j制备成具有各向异性性质的某方向上土样；通过渗透试验与热参数试验分别得到任一方向的渗透系数和导热系数。本发明的效果是解决了室内各向异性土样制样的不可实现问题，降低了原位取样的困难。本发明提供的制样与测定方法能够为多场耦合问题中各向异性参数的选取提供参数，对于合理预测土工结构的变形、应力、稳定性等问题的分析提供重要保障。

主权项：1.一种各向异性土的制样与渗透系数和导热系数测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：模型试验；所述模型试验包括：现场取土10kg，测试现场土样的干密度ρd0和含水率ω；烘干现场土样，制备含水率ω的土样，采用撒样法将土样分层装入W*L*H0的模型箱中，所述W＝500mm，所述L＝500mm，所述H0＝1000mm，每层厚度取250mm，并在第二层和第三层的相邻界面为中心埋设三维应力传感器；土体均匀填满模型箱后，根据装入模型箱的土体总重量m计算模型箱中土样的干密度ρd，所述ρd＝m[ω+1·W·L·H0]，将模型箱置于轴向加载装置的模型箱承台上，在模型箱的顶部放置传力板，固定位移传感器和力传感器；将轴向加载装置与模型箱顶部的传力板相连接，之后启动加载系统以ammd的速度对模型箱中的土样加载，待土样高度达到H时停止加载，其中连续记录加载过程中轴向力p的变化；确定加载过程中任意方向正应力σj与竖向力σz的比值k0j；室内渗透试验的制样及测试；热参数试验的制样与测试，获得用于表示各向异性土的制样与渗透系数和导热系数；所述确定加载过程中任意方向正应力σj与竖向力σz的比值k0j包括：通过所述模型试验测得加载过程中土体的主应力状态{σi}及主应力方向{li,mi,ni}，i＝1,2,3；根据公式1和公式2分别计算获取土体任意方向的正应力σj和竖向应力σz，公式1为： 式1中σj为j方向的正应力；σ1、σ2、σ3为大主应力、中主应力、小主应力值；{l1,m1,n1}、{l2,m2,n2}、{l3,m3,n3}分别为大主应力σ1、中主应力σ2、小主应力的方向；α、β、γ为j方向与坐标轴x、y、z的夹角；公式2为：σz＝σ11-l12+σ21-m22+σ3n32；根据确定任意方向正应力σj与竖向力σz的比值k0j；室内渗透试验的制样及测试包括：取烘干的现场土样，制备含水率为ω的土样；采用撒样法将土样分层装入直径为61.8mm，高度为40mm的环刀中；以计算获取的连续的k0j对环刀中的土样加载，加载完成后记录土样的压缩高度并记为Δh；依据变水头试验的操作方法，按公式3计算渗透系数，公式3为： 式3中：a为变水头管截面积；L、Δh分别为环刀高度和土样的压缩高度；Hb1、Hb2分别为开始时水头和终止时水头；A为试样断面积；所述热参数试验的制样与测试包括：取烘干的现场土样，制备含水率为ω的土样；采用撒样法将土样分层装入直径为60mm，高度为120mm的有机玻璃筒中；以计算获取的连续的k0j对有机玻璃筒中的土样加载；将连接温度采集仪与直流稳压电源的热探针插入机玻璃筒中的土样中，记录直流稳压电源的功率Q，导出温度T随时间t的变化曲线，根据公式4计算机玻璃筒中的土样的导热系数，公式4为： 式4中，λj为j方向土样的导热系数；土样温升段的斜率；Q为直流稳压电源的功率。

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