膨脹巖室內(nèi)試驗(yàn)方案

1、膨脹巖室內(nèi)試驗(yàn)方案1.膨脹巖室內(nèi)試驗(yàn)內(nèi)容(1) 膨脹巖的的基本物理指標(biāo)：密度、干密度、重度、孔隙率n、含水量、塑限液限、最大干密度、最優(yōu)含水量、顆粒組成（平均粒徑、不均勻系數(shù)）、滲透系數(shù)k(2) 膨脹巖的力學(xué)指標(biāo)：自由膨脹率、膨脹含水率、凝聚力c和內(nèi)摩擦角值、單軸抗壓強(qiáng)度P2.試驗(yàn)原理和試驗(yàn)方法(1)密度：指膨脹巖單位體積的質(zhì)量。本試驗(yàn)采用環(huán)刀法。 試驗(yàn)儀器：環(huán)刀：內(nèi)徑68cm，高23cm；臺(tái)秤：稱量500g，感量0.01g； 其他：切土刀、凡士林等 試驗(yàn)步驟：按工程所需取原狀土或軟巖，整平其兩端，將環(huán)刀內(nèi)壁涂抹一層凡士林，刃口向下放在土樣上。 用切土刀將土樣削成略大于環(huán)刀直徑的土柱。然后將環(huán)

2、刀垂直下壓，邊壓邊削，直到土樣伸入環(huán)刀為止。將兩端余土削平，取剩余的的代表性土樣測(cè)定含水量。 擦凈環(huán)刀外壁稱量，稱出環(huán)刀與試樣總重量，在減去環(huán)刀的重量即試樣重量。試樣的體積即環(huán)刀內(nèi)的體積。按下式計(jì)算密度和干密度： 式中： m 試樣質(zhì)量 v 試樣體積 試樣含水量（2）重度：指膨脹巖所受的重力與膨脹巖的總體積的比值。它可以通過膨脹巖的密度計(jì)算出來。（3）含水量：指膨脹巖在100105下烘干到恒量是所失去水的質(zhì)量與達(dá)到恒量后土顆粒質(zhì)量的比值?？梢酝ㄟ^烘干法測(cè)得。 試驗(yàn)儀器：烘箱；天平：稱量500g，感量0.01g；碎土刀；稱量盒。 試驗(yàn)步驟：取代表性試樣1530g，放入稱量盒內(nèi)，立即蓋好盒蓋，稱量結(jié)

3、果為濕土與盒的質(zhì)量，在減去盒子質(zhì)量就是濕土質(zhì)量。 打開盒蓋將試樣和盒子放入烘箱內(nèi)烘烤，在溫度100105下烘干至恒量。 將烘干后的試驗(yàn)和盒子取出，蓋好盒蓋，稱量干土與盒子重量，減去盒重即為干土重量。按下式計(jì)算含水量： 式中，m 濕土質(zhì)量 干土質(zhì)量(4) 塑限：土由可塑狀態(tài)過渡到半固體狀態(tài)的界限含水量。通常有搓條法塑限試驗(yàn)測(cè)得，即用手掌在毛玻璃板上搓滾土條，當(dāng)土條直徑達(dá)到3mm時(shí)產(chǎn)生裂縫并斷裂，改時(shí)的含水量為塑限。 試驗(yàn)儀器：毛玻璃板：200mm×300mm ； 卡尺或直徑3mm的金屬絲；烘箱；孔徑0.5mm的篩。 試驗(yàn)步驟：取通過 0.5mm篩的土樣50g，加純水拌合，浸潤靜置。 為

4、了使試驗(yàn)前試樣的含水量接近塑限，可以將試樣在手中搓揉至不粘手，或用吹風(fēng)機(jī)稍微吹干，然后將試樣弄扁，如果出現(xiàn)裂縫，表示含水量已接近塑限。 取接近塑限的試樣一小塊，先用手錯(cuò)成橢圓形，然后再用手掌在毛玻璃板上輕輕搓滾。搓滾時(shí)手掌均勻施加壓力于土條上，不得使土條在毛玻璃板上無力滾動(dòng)。土條長(zhǎng)度不宜超過手掌寬度，在滾動(dòng)時(shí)不應(yīng)從手掌下任一邊脫出。在任何情況下土條不得產(chǎn)生空現(xiàn)象。 若土條搓成3mm時(shí)，仍未產(chǎn)生裂縫或斷裂，表示這時(shí)的含水量高于塑性，應(yīng)該將其弄成一團(tuán)繼續(xù)搓滾，直到直徑到3mm時(shí)出現(xiàn)裂隙或者斷裂為止。如果直徑大于3mm就斷裂了，表示試驗(yàn)含水量小于塑限，應(yīng)該舍去，重新取土試驗(yàn)。 取合格斷裂土條35g，

5、放入盒內(nèi)，測(cè)其含水量。此時(shí)的含水量即為塑限。按以下計(jì)算公式計(jì)算： 式中，m 濕土質(zhì)量 干土質(zhì)量試驗(yàn)記錄格式如下： 搓條法塑限試驗(yàn)試驗(yàn)編號(hào)盒號(hào)濕土質(zhì)量干土質(zhì)量含水量塑限mw(5) 液限：土由可塑狀態(tài)過渡到流動(dòng)狀態(tài)的界限含水量?？梢酝ㄟ^圓錐儀法進(jìn)行測(cè)量，即用76g的圓錐儀測(cè)定在5s時(shí)土在不同含水量時(shí)圓錐下沉深度，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪成圓錐下沉深度和含水量的關(guān)系直線，在直線上查的圓錐下沉深度17mm處的相應(yīng)含水量為液限。 試驗(yàn)儀器：圓錐儀（由錐體、微分尺、平衡裝置三部分組成）；秒表；試樣碟；天平；烘箱，孔徑0.5mm的篩，凡士林等、防水膜。試驗(yàn)步驟：取0.5mm篩的土樣約400g，分成3份，分別放入三個(gè)

6、盛土皿中，加入不同量的純水，含水量分別要達(dá)到下沉深度為45mm,910mm和1618mm，調(diào)成均勻的土膏，然后用防水膜包裹放置一晝夜。 將圓錐儀，錐體上涂抹上薄層潤滑油脂放在土面上，圓錐儀在自重作用下深入土內(nèi)，秒表開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過5s測(cè)得圓錐下沉深度。然后在試樣杯中取10g左右的土測(cè)其含水量。 重復(fù)以上步驟測(cè)試其余兩個(gè)試樣的下沉深度和含水量 計(jì)算制圖，按計(jì)算含水量，將三個(gè)含水量與相應(yīng)的圓錐下沉深度繪于對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，三點(diǎn)連一線（如下圖A線），如果三點(diǎn)不在一條直線上，通過高含水量的一點(diǎn)與其余兩點(diǎn)連兩根直線，在圓錐下沉深度為2mm處查的相應(yīng)的兩個(gè)含水量，如果差值不超過2%，用平均值的點(diǎn)與高含水量點(diǎn)做一

7、條直線（如下圖B線）。若含水量值超過2%，應(yīng)補(bǔ)做試驗(yàn)。(6)最大干密度和最優(yōu)含水量： 在一定的擊實(shí)功能作用下，能使添筑土達(dá)到最大密度所需的含水量稱為最優(yōu)含水量，與其相應(yīng)的干密度稱為最大干密度。測(cè)定采用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)方法，來測(cè)定這兩個(gè)值。標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)儀器：標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀：擊錘：質(zhì)量2.5kg，錘底直徑5.0cm，落高30cm 擊實(shí)筒：直徑100mm，筒高127.3mm 單位體積擊實(shí)功能607.5臺(tái)秤，5mm的篩，烘箱、噴水設(shè)備，盛土器，推土器，修土刀、保濕膜等。試驗(yàn)步驟：將代表性土樣風(fēng)干或在低于60溫度下烘干，放在橡皮板上用木弄散，過5mm篩拌均勻備用。土樣量不少于20kg。 測(cè)定土樣風(fēng)干含水量，按土

8、的塑限估計(jì)其最優(yōu)含水量，并依次相差約2%的含水量制備一組試樣（不少于5個(gè)），其中兩個(gè)大于最優(yōu)含水量和兩個(gè)小于最優(yōu)含水量。需加水量可以按下式計(jì)算： 式中： 所需加水量 風(fēng)干含水量時(shí)土樣的重量 風(fēng)干土樣含水量 要求達(dá)到的含水量 將擊實(shí)儀放在地面上，擊筒底面和筒內(nèi)壁須涂潤滑油。制備好的土樣600g至800g（其量應(yīng)使擊實(shí)后試樣略高于筒的1/3）倒入筒內(nèi)，整平其表面，然后擊27次進(jìn)行擊實(shí)。手工擊實(shí)時(shí)，擊錘應(yīng)自由鉛直下落。錘跡必須均勻分布于土面上。 當(dāng)按規(guī)定擊數(shù)擊實(shí)完第一次后，安裝套環(huán)，把土面刨毛，重復(fù)第一層的步驟進(jìn)行第二層第三層擊實(shí)。擊實(shí)完后超出擊實(shí)筒的余土高度不得大于6mm。 用修土刀沿套環(huán)內(nèi)壁削挖

9、后，扭動(dòng)并取出套環(huán)。齊筒頂細(xì)心削平試樣，拆除底板。如果試樣底面也超出筒底，也需要修平。擦干凈筒外壁壁，稱量筒與土重，精確到1g。 用推土器推出試樣，從試樣中心處取兩個(gè)約1530g土測(cè)定其含水量， 按以上步驟進(jìn)行不同含水量試樣的擊實(shí)試驗(yàn)。 計(jì)算與制圖： 按下式計(jì)算擊實(shí)后各點(diǎn)的干密度： 以干密度為縱坐標(biāo)，含水量為橫坐標(biāo)，繪制干密度與含水量的關(guān)系曲線。曲線上峰值點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)分別表示土的最大干密度和最優(yōu)含水量。如下圖所示: (7)顆粒組成（平均粒徑、不均勻系數(shù)、曲率系數(shù)）： 平均粒徑：小于該粒徑的顆粒占總質(zhì)量50%的顆粒直徑 不均勻系數(shù)：界限粒徑與有效粒徑之比，不均勻系數(shù)越大表明粒度組成越分散， 曲

10、率系數(shù)：，表示某種中間粒徑的粒組是否缺失的情況 膨脹巖分析顆粒組成采用篩析法。 試驗(yàn)儀器：粗篩：圓孔孔徑100、80、60、40、20、10、5、2mm 細(xì)篩：孔徑2、1、0.5、0.25、0.1mm 洗篩：孔徑0.1mm 臺(tái)秤、烘箱、量筒、漏斗、瓷杯、瓷盤、毛刷等試驗(yàn)步驟：將土樣放在橡皮板上用木碾將粘結(jié)的土團(tuán)充分碾散，用四分對(duì)角法取出代表性試樣：小于2mm顆粒的土100300g，最大顆粒不超過10mm者300900g，最大顆粒粒徑不超過20mm者10002000g。 將代表性試樣，置于盛有清水的瓷盆中，用攪棒攪拌，使試樣充分浸潤和粗細(xì)顆粒分離。 將浸潤后的混合液過2mm細(xì)篩，邊攪拌邊沖洗邊過

11、篩，直至篩上僅留大于2mm的土粒為止。然后將篩上的土風(fēng)干稱量，精確到0.01g。 由最大孔開始，順序?qū)⒏骱Y取下，在白紙上用手輕輕搖晃，如有砂粒漏下，應(yīng)繼續(xù)搖晃，直到無砂粒漏下為止。漏下的砂粒應(yīng)該全部放入下級(jí)篩內(nèi)。并留在各篩上的分別稱量。各細(xì)篩上及底盤內(nèi)土質(zhì)量總和與原來所取2mm篩下試樣質(zhì)量之差不得大于1%。 用帶橡皮頭的研桿研磨小于2mm的混合液，挨稍沉淀，將上部懸液過0.1mm洗篩。再向瓷盆加清水研磨，將上部懸液過0.1mm洗篩。如此反復(fù)，直至盆內(nèi)懸液澄清。最后將盆中全部土粒倒在洗篩上，用水沖洗，直至篩上僅留大于0.1mm的凈砂為止。 將0.1mm篩上砂粒洗入蒸發(fā)皿內(nèi)，傾去上部清水，烘干稱量

12、，準(zhǔn)確至0.01g,并按進(jìn)行細(xì)篩分析。 將大于2mm和2一0.1mm的土質(zhì)量相加，從原來所取總土質(zhì)量中減去，其差即為小于0.1mm土粒的質(zhì)量。小于0.1mm土粒質(zhì)量如超過總土質(zhì)量的10時(shí)，則應(yīng)按比重計(jì)法或吸管法測(cè)定小于0.1mm的顆粒組。 計(jì)算及制圖： 按下列公式計(jì)算小于某顆粒直徑的土質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)： 式中：X小于某顆粒直徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)， 小于某顆粒直徑的土質(zhì)量，g 細(xì)篩分析時(shí)或比重計(jì)法分析時(shí)所取試樣質(zhì)量(粗篩分析時(shí)則為試樣總質(zhì)量)，g 粒徑小于2mm的總土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，或粒徑小于0.1mm的總土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)()。如果土中無大于2mm的顆?；驘o大于0.1mm的顆粒及計(jì)算粗篩分析土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)時(shí)，則取

13、100% 用小于某粒徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)，顆粒直徑(mm)的對(duì)數(shù)值為橫坐標(biāo)，繪制顆粒大小分配曲線。如系用粗篩與細(xì)篩或篩析法與比重計(jì)法聯(lián)合分析，應(yīng)將各段曲線接繪成一條平滑曲線。 顆粒大小分析試驗(yàn)風(fēng)干土的質(zhì)量= 小于0.1mm的總土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)=2mm篩上土質(zhì)量= 小于0.2mm的總土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)=2mm篩下土質(zhì)量= 細(xì)篩分析時(shí)所取試樣質(zhì)量=篩號(hào)孔徑累積留篩土質(zhì)量（g）小于該孔徑土的質(zhì)量（g）小于該孔徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（%）小于該孔徑的總土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（%）4020105210.50.250.1底盤總計(jì)(8) 滲透系數(shù)k： 滲透是水在多孔隙介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。若土中滲透水流呈層流狀態(tài)，則滲透速度與水力坡

14、降i成正比；當(dāng)水力坡降i=1時(shí)的滲透速度稱為土的滲透系數(shù)k，以達(dá)西定理表示為： 試驗(yàn)儀器：滲透容器（見下圖1） 水頭裝置：采用變水頭。（見下圖2） 其他：切土器、100ml的量筒、秒表、溫度計(jì)、削土刀、凡士林。 1套筒 2上蓋 3下蓋 4進(jìn)水管 5出水管 6排氣管 7橡皮閥門 8螺栓 9環(huán)刀 10透水石 圖1 滲透容器圖1變水頭管 2滲透儀器 3供水瓶，容量為5000ml 4接水管 5止水夾 6排氣管 7出水管 圖2 變水頭（常水頭）滲透試驗(yàn)裝置 試驗(yàn)步驟：按上面儀器裝置安裝好。然后進(jìn)行制樣，用環(huán)刀在垂直或平行土樣層面切取原狀試樣或制備成給定容重的擾動(dòng)試樣，并進(jìn)行充水飽和。切土?xí)r，應(yīng)該盡量避免

15、結(jié)構(gòu)擾動(dòng)，并禁止用修土刀反復(fù)涂抹試樣表面，以免試樣表面的孔隙堵塞或遭受壓縮，影響試驗(yàn)結(jié)果。 將容器套筒內(nèi)壁涂一薄層凡士林，然后將盛有試樣的環(huán)刀推入套筒并壓入止水墊圈。把擠出的多的凡士林小心刮凈，裝好帶有透水石和墊圈的上下蓋，并用螺絲擰緊，不得透氣漏水。 把裝好試樣容器的進(jìn)水口與水頭裝置連通，關(guān)變水頭系統(tǒng)的止水夾5（2）、5（3）或關(guān)常水頭系統(tǒng)的止水夾再開4使供水瓶3注滿水，關(guān)4開止水夾5（2）、5（3），使水頭管內(nèi)充滿水。 把容器側(cè)立，排水管6向上，并打開排氣管止水夾。然后開進(jìn)水口止水夾5（1）充水排除容器底部的空氣，直至水中無夾帶氣泡溢出為止。關(guān)閉排水管止水夾，平放好容器。 在不大于200c

16、m水頭作用下，靜置某一段時(shí)間，待上出水口7有水溢出后，開始測(cè)定。 當(dāng)采用變水頭時(shí)，將水頭管充水至需要高度后，關(guān)止水夾5（2），開動(dòng)秒表，同時(shí)測(cè)記起始水頭h1，經(jīng)過時(shí)間t后，在記錄終了水頭h2。如此連續(xù)記錄23次后，再使水頭管水位回升至所需高度，再連續(xù)測(cè)記次數(shù)，前后需6次以上，試驗(yàn)終止，同時(shí)記錄試驗(yàn)開始時(shí)與終止時(shí)的水溫。 開動(dòng)秒表，同時(shí)用量筒接取出水口7處時(shí)間t的滲水量，并測(cè)記水頭h及水溫T，如此重復(fù)測(cè)記6次以上。每次測(cè)定的水量，應(yīng)不少于5。 按下式計(jì)算滲透系數(shù)： 變水頭法： 常水頭法： 式中：a 變水頭管截面積， L 滲徑，等原因試樣高度，cm 開始時(shí)水頭，cm 終止時(shí)水頭，cm h 常水頭，

17、cm A 試樣斷面面積， Qt時(shí)間的滲水量 t 滲水時(shí)間，s 變水頭滲透試驗(yàn)記錄表工程名稱： 土樣說明： 試樣面積： 試驗(yàn)者：土樣編號(hào)： 測(cè)壓管斷面積： 孔隙比： 計(jì)算者：儀器編號(hào)： 試樣高度： 試驗(yàn)日期： 校核者：開始時(shí)間終止時(shí)間經(jīng)過時(shí)間t開始水頭終了水頭水溫T時(shí)的滲透系數(shù)水溫校正系數(shù)滲透系數(shù)平均滲透系數(shù) 常水頭滲透試驗(yàn)記錄表工程名稱： 土樣說明： 試樣面積： 試驗(yàn)者：土樣編號(hào)： 測(cè)壓管斷面積： 孔隙比： 計(jì)算者：儀器編號(hào)： 試樣高度： 試驗(yàn)日期： 校核者：開始時(shí)間終止時(shí)間經(jīng)過時(shí)間t滲透水量Q滲透水頭h水溫T時(shí)的滲透系數(shù)水溫校正系數(shù)水溫10滲透系數(shù)平均滲透系數(shù)(9)自由膨脹率：是擾動(dòng)膨脹巖經(jīng)

18、過粉碎風(fēng)干后一定體積的松散顆粒，在水中沒有任何限制的條件下充分吸水產(chǎn)生自由膨脹，體積增大的現(xiàn)象，即為試樣膨脹穩(wěn)定后的體積增量與初始體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示： 式中， 試樣初始體積，一般為10 膨脹穩(wěn)定后膨脹巖的體積， 試驗(yàn)儀器：3個(gè)量筒：容積為1000，內(nèi)徑10cm 長(zhǎng)頸漏斗：徑管內(nèi)徑約1.2cm，徑口磨平 振動(dòng)叉、臺(tái)秤、金屬容器（1000）、秒表 試驗(yàn)步驟：將試樣粉碎，越細(xì)越好，分成三份，用金屬容器盛入分別將粉碎的巖樣倒入3個(gè)量筒中 將量筒振動(dòng)，用振動(dòng)叉攪動(dòng)壓平，使量筒重的巖樣松散平整，記錄各量筒中巖樣的高度，并通過量筒內(nèi)徑計(jì)算出加水前試樣的初始體積 向各量筒加入高出巖樣高度一半以上的水，打開

19、秒表開始計(jì)時(shí)，分別在10、20、30分鐘、1小時(shí)、2小時(shí)、6小時(shí)、12小時(shí)、24小時(shí)觀察量筒刻度上巖樣高度，如果24小時(shí)后巖樣高度不再變化，即膨脹穩(wěn)定，記錄此時(shí)的巖樣高度，并計(jì)算出膨脹后巖樣的體積。如果高度繼續(xù)變，繼續(xù)觀察直到高度不變?yōu)橹埂?通過以下公式計(jì)算3個(gè)試樣自由膨脹率，最后求出平均值： 式中， 試樣初始體積，一般為10 膨脹穩(wěn)定后膨脹巖的體積，（10）膨脹含水率（）：是指的膨脹巖吸水膨脹穩(wěn)定后的最大含水量，也就是膨脹巖產(chǎn)生的最大膨脹的極限含水量，一般稱為脹限含水量。即試樣吸水膨脹穩(wěn)定后膨脹巖中所含水分的重量與固體顆粒重量之比，以百分?jǐn)?shù)表示： 式中， 試樣固體顆粒重量 膨脹穩(wěn)定后膨脹巖中

20、水分的重量 試驗(yàn)儀器：烘箱、臺(tái)秤、碎土刀、稱量盒、量筒（500ml）、振動(dòng)叉 試驗(yàn)步驟：將試樣用碎土刀搗碎，放入稱量盒中，拿進(jìn)烘箱中烘干 用臺(tái)秤稱量烘干后試樣和稱量盒總重，再減去稱量盒重量，即得試樣固體顆粒重量 稱量完后將固體顆粒放入量筒中，振動(dòng)量筒使試樣均勻松散分布，用振動(dòng)叉整平，記錄下加水前高度 根據(jù)巖樣的自由膨脹率，估計(jì)計(jì)算大概的膨脹含水量，向量筒中加入估計(jì)值，并將量筒口密封，分別在10、20、30分鐘、1小時(shí)、2小時(shí)、6小時(shí)、12小時(shí)、24小時(shí)觀察量筒刻度上巖樣高度，如果24小時(shí)后巖樣高度不再變化，即膨脹穩(wěn)定。 再將膨脹穩(wěn)定的膨脹巖倒入稱量盒中，稱量此時(shí)膨脹巖和盒子總重，減去盒重即為膨

21、脹穩(wěn)定時(shí)膨脹巖重量。 將膨脹穩(wěn)定的膨脹巖放入烘箱中烘干，拿出測(cè)得此時(shí)膨脹巖的重量，計(jì)算膨脹膨脹穩(wěn)定后膨脹巖中水分的重量。 根據(jù)公式就算膨脹含水率（11）凝聚力c和內(nèi)摩擦角值： 測(cè)得膨脹巖的凝聚力c和內(nèi)摩擦角值可采用直接剪切試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)測(cè)的。A直接剪切試驗(yàn)： 直接剪切試驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用方法。通常采用四個(gè)試樣，分別在不同的垂直壓力P下，施加水平剪切力進(jìn)行剪切，求得破壞時(shí)剪應(yīng)力，然后根據(jù)庫倫定律確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)：凝聚力c和內(nèi)摩擦角。本試驗(yàn)適用于測(cè)定細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。直接剪切試驗(yàn)分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪三種試驗(yàn)方法。本試驗(yàn)采用快剪法進(jìn)行，即在試樣上施加垂直壓力后，立即施加水

22、平剪切力。試驗(yàn)儀器：電動(dòng)式應(yīng)變控制直接剪切儀（見下圖）、秒表、臺(tái)秤、環(huán)刀、削土刀、濾紙、直尺、量表、孔徑5、2、1、0.5mm的細(xì)篩和0.1mm、0.075mm的洗篩等。 1垂直變形量表 2垂直加荷框架 3推動(dòng)座 4試樣 5剪切容器6量力環(huán) 應(yīng)變控制式直接剪切儀 1量表 2上盒 3透水石 4下盒 5加壓蓋板 6試樣 7固定螺絲 8加壓框架 9量表 應(yīng)變控制式直接剪切儀 試驗(yàn)步驟：按工程需要，從原狀土樣中切取原狀土試樣或制備給定干密度及含水量的擾動(dòng)土樣。本試驗(yàn)是制備給定干密度及含水量的擾動(dòng)土樣。通過對(duì)膨脹巖的風(fēng)干、碾散、過篩、勻土、分樣和儲(chǔ)存等預(yù)備程序，然后用環(huán)刀、過濾紙等制備相同含水量條件下符

23、合直接剪切儀上剪切盒體積大小的試樣。每組試驗(yàn)至少取四個(gè)試樣。 試樣制備好后，對(duì)準(zhǔn)上下盒，插入固定銷。在下盒內(nèi)放與透水石厚度相等的不透水板。將裝有試樣的環(huán)刀平口向下，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，在試樣上放不透水板，然后將試樣徐徐推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀。 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使上盒前端鋼珠剛好與量力環(huán)接觸。調(diào)整量力環(huán)中的量表讀數(shù)為零。順次加上加壓蓋板，鋼珠，壓力框架，安裝垂直量表，測(cè)記起始讀數(shù)。 施加垂直壓力后，立即拔去固定銷，開動(dòng)秒表，以每分鐘412轉(zhuǎn)的均勻速率旋轉(zhuǎn)手輪，使試樣在35min內(nèi)剪損。如果量力環(huán)中量力表指針不再前進(jìn)，或者有顯著后退，表示試樣已經(jīng)剪損。但一般宜剪至剪切變形達(dá)到4mm。若量表指針繼續(xù)前進(jìn)，則剪切

24、變形達(dá)到6mm為止。手輪每轉(zhuǎn)一圈，同時(shí)測(cè)記量力環(huán)量表讀數(shù)并根據(jù)需要測(cè)記垂直量表讀數(shù)，直至剪損為止。施加的垂直壓力分別為100、200、300和400KPa 剪切結(jié)束后，吸去剪切盒中積水，倒轉(zhuǎn)手輪，盡快移去垂直壓力，框架鋼珠加壓板等。取出試樣，測(cè)定剪切面附近土的含水量。 計(jì)算：根據(jù)計(jì)算應(yīng)變控制式直接剪切儀所測(cè)得試樣的剪應(yīng)力和剪切位移。 式中， 剪應(yīng)力，kPa C量力環(huán)率定系數(shù)，kPa/0.01mm R量力環(huán)量表讀數(shù)，0.01mm 剪切位移，0.01mm n 手輪轉(zhuǎn)數(shù) 根據(jù)下式可以計(jì)算剪應(yīng)力： 式中，F(xiàn)水平剪切力，N f 某垂直壓力下儀器的摩擦力，N A試樣面積， Q砝碼盤上施加的砝碼重力, N

25、L杠桿比例 制圖分析： 以剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)，剪切位移為橫坐標(biāo)繪制剪應(yīng)力與剪切位移 關(guān)系曲線圖，見下圖1，選取剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線上的峰值點(diǎn)或穩(wěn)定值作為抗剪強(qiáng)度S，如下圖1曲線上的箭頭所示。如果無明顯峰值，則取剪切位移為4mm處的剪應(yīng)力作為抗剪強(qiáng)度S。 以抗剪強(qiáng)度S為縱坐標(biāo)，垂直壓力P為橫坐標(biāo)，繪制抗剪強(qiáng)度S與垂直壓力P關(guān)系曲線圖，如下圖2。直線的的傾角為土的內(nèi)摩擦角，直線在縱坐標(biāo)軸上的截距為凝聚力c。 圖1 剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線 圖2 抗剪強(qiáng)度與垂直壓力的關(guān)系曲線B三軸剪切試驗(yàn)： 三軸剪切試驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種方法，它通常用34個(gè)圓柱形試樣，分別在不同的恒定周圍壓力（即小主應(yīng)力）下

26、，施加軸向壓力（即主應(yīng)力差），進(jìn)行剪切直至破壞，然后根據(jù)摩爾庫倫理論，求得抗剪強(qiáng)度參數(shù)。本試驗(yàn)適用于測(cè)定細(xì)粒土和砂土的總抗剪強(qiáng)度參數(shù)和有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)。 根據(jù)排水條件的不同，本試驗(yàn)分為不固結(jié)不排水剪（UU）；固結(jié)不排水剪（CU）和固結(jié)排水（CD）等三種試驗(yàn)類型。本次試驗(yàn)采用不固結(jié)不排水（UU）試驗(yàn)，即在施加周圍壓力和增加軸向壓力直至破壞過程中均不容許試樣排水。本試驗(yàn)可以測(cè)得試樣的內(nèi)摩擦角和凝聚力c。 試驗(yàn)儀器：應(yīng)變控制式三軸剪切儀：如下圖1所示，有壓力室、軸向加壓設(shè)備、施加周圍壓力系統(tǒng)、體積變化和孔隙壓力量測(cè)系統(tǒng)等。 其他設(shè)備：擊實(shí)筒（下圖2）、切土盤、切土器、切土架、分樣器、制樣圓膜、臺(tái)秤、

27、橡皮膜：對(duì)直徑3.91cm和6.18cm的試樣，橡皮膜厚度以0.10.2mm為宜量表：量程3cm或1cm 1調(diào)壓筒 2周圍壓力表 3周圍壓力閥 4排水閥 5體變管 6排水管 7 變形量表 8量力環(huán) 9排氣孔 10軸向加壓設(shè)備 11壓力室 12量管閥 13零位指示器 14孔隙壓力表 15量管 16孔隙壓力閥 17離合器 18手輪 19馬達(dá) 20變速箱 圖1 應(yīng)變控制式三軸剪切儀 1套環(huán) 2定位螺絲 3導(dǎo)桿 4擊錘 5底板 6套筒 7飽和器 8底板 圖2 擊實(shí)筒 試驗(yàn)步驟：選取一定質(zhì)量的代表性土樣（對(duì)直徑3.91cm試樣約取2kg，6.18cm試樣取10kg），經(jīng)過風(fēng)干、碾碎、過篩、測(cè)出含水量，按

28、要求含水量算出所需加水量（計(jì)算方法參照擊實(shí)試驗(yàn)） 將需加的水量噴灑到土料上，稍靜置后裝入塑料袋，然后置于密閉容器內(nèi)至少20h，使含水量均勻。取出土料復(fù)測(cè)其含水量。若所測(cè)的含水量與要求含水量的差值在1以內(nèi)，則可進(jìn)行擊實(shí)。否則需調(diào)整合水量至符合要求為止。 擊樣簡(jiǎn)的直徑一般與試樣直徑相同。擊錘的直徑宜小于試樣直徑的小錘，但也允許采用與試樣直徑相等的擊錘，擊樣簡(jiǎn)壁在使用前應(yīng)洗擦干凈，涂薄層凡士林。 根據(jù)要求的干密度，稱取所需土質(zhì)量，按試樣高度不同，粉質(zhì)土(瑰土)分35層，物質(zhì)土(粘土)分58層擊實(shí)。各層土料質(zhì)量相等。每層擊實(shí)至要求高度后，將表面刨毛然后再加第二層土料。如此繼續(xù)進(jìn)行，直至擊完最后一層。將擊實(shí)簡(jiǎn)中的試樣兩端整平，取出稱其質(zhì)量，各試樣的密度相差不大于0.02g將試樣放在儀器底座的不適水圓板上，在試樣的頂部放置不進(jìn)水試樣帽。將橡皮膜套在承膜簡(jiǎn)內(nèi)，將兩端翻出筒外，從吸嘴吸氣，使膜貼緊承膜簡(jiǎn)內(nèi)壁，然后套在試樣外，放氣，翻起橡皮膜，取出承膜筒用橡皮圈將橡皮膜分別扎緊在儀器底座和試樣