中国公路学报

作者：李顺群, 陈之祥, 桂超, 夏锦红, 张少峰

单位：1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室, 湖北 武汉 430071;2. 新乡学院土木 工程与建筑学院, 河南 新乡 453003;3. 中国水利水电第十一工程局有限公司, 河南 郑州 450001

关键词：道路工程,三维土压力盒,转换矩阵,应力状态,基座,满秩

基金：岩土力学与工程国家重点实验室项目（Z013002）；国家自然科学基金项目（41472253）；天津市自然科学基金重点项目（16JCZDJC39000）；天津市建设系统科学技术发展计划项目（2016-25）

为测试土体内部一点的三维应力状态，基于常规应力状态与主应力之间的关系，给出了一类三维土压力盒的设计原理和制作方法。与普通土压力盒相比，该类三维土压力盒能测试空间一点完整的应力状态，即3个正应力和3个剪应力。该类装置均由1个特定基座和6个镶嵌于基座上的微型土压力盒组成。基座的形式可以多种多样，但根据6个土压力盒法线的方向余弦得到的转换矩阵必需是满秩的。考虑工程应用方面的要求，分别阐述3种三维土压力盒的制作方法和数据处理方法，并进行了误差和适用性分析。在一个模型槽内对某重塑土进行了压缩试验，分别用给出的3种三维土压力盒测试土中不同深度处的三维应力状态。研究结果表明：土体在一维侧限压力作用下，2个水平方向的正应力均小于竖向应力且与之具有线性关系；随着土体固结度的增加，外荷载引起的土体应力状态变化偏于平缓；采用分层密实方法制备的模型土体仍具备明显的各向异性，外荷载作用下土中的各向应力增量仍存在一定差异；侧限形式和外荷载大小是引起土体应力状态不同的主要因素，分层密实导致的土体初始各向异性在加载-卸载作用后趋于缓和；测得的竖向应力随深度增加逐渐减小，反映出随深度增加附加应力的扩散效应，从而初步证实该类测试装置是科学和可靠的。

来源：2018年第1期

《中国公路学报》期刊编辑部

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