土的靜三軸剪切試驗

1、土的靜三軸剪切試驗1、 基本原理三軸壓縮試驗是測定土的抗剪強度的一種方法。它通常用3-4個圓柱形試樣，分別在不同的恒定周圍壓力（3）下，施加軸向壓力，即主應(yīng)力差（1-3），進行剪切直到破壞；然后根據(jù)摩爾-庫倫理論，求得抗剪強度參數(shù)。適用于測定細(xì)粒土及砂類土的總抗剪強度參數(shù)及有效抗剪強度參數(shù)。本次試驗主題詞：周圍壓力；軸向壓力；不固結(jié)不排水剪；固結(jié)不排水剪；固結(jié)排水剪。2、 儀器設(shè)備1 三軸壓縮議：應(yīng)變控制式，由周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測系統(tǒng)和主機組成。2附屬設(shè)備：包括擊實器、飽和器、切土器、分樣器、切土盤、承膜筒和對開圓模。 3天平：稱量200g，感量0.019；稱量1000g，

2、感量0.1g。 4橡皮膜：應(yīng)具有彈性，厚度應(yīng)小于橡皮膜直徑的1100，不得有漏氣孔。 三、操作步驟試樣的制備： （1）將制備成大于試樣直徑和高度的毛坯，放在切土器內(nèi)用鋼絲鋸和修土刀，制備成所要求規(guī)格的試樣（2）試樣飽和一般采用真空抽氣飽和法，將切好的試樣裝入飽和器后，先浸沒在帶有清水的真空飽和缸內(nèi)，連續(xù)真空抽氣2-4小時（粘土），然后停止抽氣，靜置12小時左右即可。 （3）原狀試樣制備，應(yīng)將土切成圓柱形試樣，試樣兩端應(yīng)平整并垂直于試樣軸，當(dāng)試樣側(cè)面或端部有小石子或凹坑時，允許用削下的余土修整，試樣切削時應(yīng)避免擾動，并取余土測定試樣的含水量。 （4）擾動試樣制備，應(yīng)根據(jù)預(yù)定的干密度和含水量，在擊

3、實器內(nèi)分層擊實，粉質(zhì)土宜為3一5層，粘質(zhì)土宜為5一8層，各層土料數(shù)量應(yīng)相等，各層接觸面應(yīng)刨毛。 （5）對于砂性土應(yīng)先在壓力室底座全依次放上不透水板，橡皮膜和對開圓膜。將砂料填入對開圓膜內(nèi)，分三層按預(yù)定干密度擊實。當(dāng)制備飽和試樣時，在對開圓膜內(nèi)注入純水至13高度，將煮沸的砂料分三層填入，達(dá)到預(yù)定高度。放上不透水板、試樣帽，扎緊橡皮膜。對試樣內(nèi)部施加5KPa負(fù)壓力使試樣能站立，折除對開圓膜。 （6）對制備好的試樣，應(yīng)量測其直徑和高度。 試樣的安裝： （1）檢查壓力管線，并連接管線。（2）打開試樣底座的開關(guān)，使量管里的水緩緩地流向底座，并依次放上透水石和濾紙，待氣泡排除后，在放上試樣，試樣周圍貼上濾

4、紙條，關(guān)閉底座開關(guān)。（3）把已檢查過的橡皮薄膜套在膜筒上，兩端翻起，用吸球從氣嘴中不斷吸氣，使橡皮膜帖于筒壁，小心將它套在土樣外面，然后讓氣嘴放氣，使橡皮膜緊帖試樣周圍，翻起橡皮膜兩端，扎緊橡皮膜。（4）把土樣裝入壓力室。（5）安裝軸向位移傳感器。試樣排水固結(jié)步驟： 1、施加周圍壓力； 2、開孔隙水壓力閥，測定孔隙水壓力。開排水閥。當(dāng)需測定排水過程時，測記排水管水面及孔隙水壓力值，直至孔隙水壓力消散95以上。固結(jié)完成后，關(guān)排水閥，測記排水管讀數(shù)和孔隙水壓力讀數(shù)。試樣剪切步驟：    1、關(guān)孔隙水壓力閥，微調(diào)壓力機升降臺，使活塞與試樣接觸，此時軸向變形百分表的變化值

5、為試樣固結(jié)時的高度變化。   2、將軸向測力計、軸向變形百分表及孔隙水壓力讀數(shù)均調(diào)整至零。選擇剪切應(yīng)變速率，進行剪切。粘質(zhì)土每分鐘應(yīng)變?yōu)?.050.1；粉質(zhì)土每分鐘應(yīng)變?yōu)?.10.5。 測記軸向壓力、孔隙水壓力和軸向變形。試驗結(jié)束，關(guān)電動機和各閥門，開排氣閥，排除壓力室內(nèi)的水，拆除試樣，描述試樣破壞形狀。稱試樣質(zhì)量并測定含水量。    3、破壞后的試樣。可分為三種具體的方法：1固結(jié)不排水試驗（點擊觀看動畫演示）土樣安裝好后進行固結(jié)，在啟動電動機開始剪切。剪切應(yīng)變速率宜為每分鐘應(yīng)變0.51.0。試樣每產(chǎn)生0.30.4的軸向應(yīng)變，測計一次測力計讀數(shù)和軸向變形

6、值。當(dāng)軸向應(yīng)變大于3，每隔0.70.8的應(yīng)變值測記一次讀數(shù)。2不固結(jié)不排水試驗（點擊觀看動畫演示）土樣安裝好后不進行固結(jié)，直接啟動電動機開始剪切。剪切應(yīng)變速率宜為每分鐘應(yīng)變0.51.0。試樣每產(chǎn)生0.30.4的軸向應(yīng)變，測計一次測力計讀數(shù)和軸向變形值。當(dāng)軸向應(yīng)變大于3，每隔0.70.8的應(yīng)變值測記一次讀數(shù)。3固結(jié)排水試驗（點擊觀看動畫演示）試樣的安裝、固結(jié)和剪切，與固結(jié)不排水試驗的相應(yīng)步驟相同，但在剪切過程中應(yīng)打開排水閥，剪切速率采用每分鐘應(yīng)變 0.003 0.012。五、注意事項1不固結(jié)不排水試驗（1）軸向應(yīng)變應(yīng)按下式計算。式中軸向應(yīng)變值（）；hi剪力過程中的高度變化（mm）；h0試樣起始高

7、度（mm）。（2）試樣面積的校正，應(yīng)按下式計算：式中Aa試樣的校正斷面積（cm2）；A0試樣的初始斷面積（cm2）。（3）主應(yīng)力差應(yīng)按下式計算：式中1大主應(yīng)力(KPa）；3小主應(yīng)力(KPa)；C測力計率定系數(shù)（ N0.0lmm或NmV）；R測力計讀數(shù)（0.01mm或mV）；10單位換算系數(shù)。（4）以（13）的峰值為破壞點，無峰值時，取15軸向應(yīng)變時的主應(yīng)力差值作為破壞點。以法向應(yīng)力為橫坐標(biāo)，剪應(yīng)力為縱座標(biāo)，在橫坐標(biāo)上以（1f+3f）/2為圓心，（1f3f）/2為半徑（f注腳表示破壞），在t應(yīng)力平面圖上繪制破損應(yīng)力圖，并繪制不同周圍壓力下破損應(yīng)力圓的包線，由破損應(yīng)力圓的包線求出不排水強度參數(shù)c、

8、j，下圖所示。不固結(jié)不排水剪強度包線2固結(jié)不排水試驗 （1）按下式計算試樣固結(jié)后的高度： 式中hc試樣固結(jié)后的高度（cm）； V試樣固結(jié)后與固結(jié)前的體積變化（cm3）。 （2）試樣固結(jié)后的面積，按下式計算： 式中Ac試樣固結(jié)后的斷面積(cm2)。 （3）剪切時試樣的校正面積，按下式計算。 （4）主應(yīng)力差與不固結(jié)不排水試驗計算方法相同。 （5）孔隙水壓力系數(shù)，按下列公式計算： 初始孔隙水壓力系數(shù) 式中B初始孔隙水壓力系數(shù)； u0施加周圍壓力產(chǎn)生的孔隙水壓力（KPa）。 破壞時孔隙水壓力系數(shù) 式中Af破壞時的孔隙水壓力系數(shù)； uf試樣破壞時，主應(yīng)力差產(chǎn)生的孔隙水壓力（kPa）。 （6）繪制破損應(yīng)力圓并確定摩擦角和粘聚力，如下圖所示。   固結(jié)不排水剪強度包線 3固結(jié)排水試驗 剪切時試樣的校正面積，應(yīng)按下式計算。 式中：Vi 剪切過程中試樣的體積變化（cm3） hi剪切過程中試樣的高度變化（cm） 其余如試樣固結(jié)后的