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到 ９５％以上。
２．２ 仪器设备 本文试验依托自主研发的 ＤＣＹＹ － １００型温控侧限压缩仪进行。该仪器由试样罐、加载系
统、温控系统和采控系统组成 ［２３］ 。试样罐为空心圆柱体，其内部空腔高度为 １２５ｍｍ、内径为 ６１．８ｍｍ。
试样罐采用 ３０４不锈钢双层侧壁，该侧壁在 ２０ＭＰａ压力下的变形小于 １?２５００ｍｍ，可较好模拟侧限条
件。侧壁内外两层之间贴有应变片，可通过测量侧壁微小变形获得试样侧向压力。试样罐底部中心设
有温度传感器，伸入试样内部 ２０ｍｍ，可实时监测试样温度。加载系统主体为竖向加载门架，可施加
的最大轴向力为 １００ｋＮ。温控系统采用二级控温方式，包括恒温箱、水浴罐以及水浴机。第一级控温
由水浴罐和水浴机实现。如图 ２所示，试样罐放在水浴罐之中。水浴罐侧壁中空，内部填充有乙二醇
作为传热媒介。水浴罐与水浴机连接，水浴机通过控制乙二醇温度对水浴罐进行控温。在试样罐与水
浴罐之间填充有铝箔，借助铝箔传热实现对试样的温度控制。第二级控温由恒温箱实现。将试样罐和
水浴罐整体放在恒温箱中，通过恒温箱使水浴罐周边环境温度恒定，以减弱环境温度波动对试样温度
的影响。该温控系统可对试样在 ０～９０℃范围内进行精确温度控制。如图 ３所示，控温精度可达±０．１℃。
采控系统由采控器和各类传感器组成，可以采集试样轴向力、轴向变形、侧向力和温度等数据，并根
据数据对加载轴进行反馈控制。

图 ２ 温控侧限压缩仪示意 图 ３ 控温曲线

２．３ 试验过程 将制备好的饱和混合土样装入试样罐中，在目标温度下控温 ２４ｈ，所用目标温度为
５、２５和 ５５℃。待试样温度稳定在目标温度后，对试样进行分级竖向加载，荷载等级分别为 ２５、５０、
１００、２００、４００、８００和 １６００ｋＰａ。加载时，待上一级荷载作用下试样竖向变形不大于 ０．０１ｍｍ?ｈ时施
加下一级荷载。使用采控系统记录整个试验过程中的试样轴向力、侧向力、轴向变形和温度变化。
２．４ Ｋ系数测量准确性保证 温度升高会引起试样罐的环向应变，从而导致侧压力测量的变化，引起
０
测量误差。为了避免这一误差对试验结果的影响，在升温后、施加竖向荷载前对传感器进行了归零。
首先，将土样放置在试样罐中，此时土样没有受到竖向荷载，通过传感器测得的侧向压力为 ０。随后，
将试样罐放入恒温箱和水浴罐中进行控温，使试样罐和试样温度达到目标温度。在升温过程中，试样
罐发生热胀变形，导致侧压力传感器出现读数，且该读数数值非常大，远超土工试验常规的应力水
平。为了消除该误差，在仪器控制软件中将侧压力传感器读数归零。归零后，再对土样进行竖向加
载，此时侧压力传感器产生的新读数就完全是由竖向加载引起的了。图 ４为整个试验过程中侧压力传
感器读数变化示意图，从中可以看到通过归零方法消除了试样罐升温变形引起的测量误差。
３
为了验证该仪器对 Ｋ系数测量的准确性，以饱和标准砂（干密度 １．５０ｇ?ｃｍ ）为对象，分别在 ２０
０
和 ４３℃下开展侧限压缩试验。采用标准砂作为研究对象的原因有两个：
（１）标准砂的 Ｋ系数是已知的。已有研究成果表明标准砂的内摩擦角 φ在 ３０°～３５°之间 ［２４］ 。根据
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