直剪及三軸運用課件

淺談直剪及三軸（不固結(jié)不排水）實驗方法及存在問題

前言直剪實驗方法直剪實驗存在的問題三軸（不固結(jié)不排水）實驗方法三軸（不固結(jié)不排水）實驗存在的問題小結(jié)

淺談直剪及三軸（不固結(jié)不排水）實驗方法及存在問題

前言1前言土工實驗作為巖土工程勘察的一部分，為場區(qū)地基土、水的巖土工程評價提供了重要依據(jù)，在巖土工程勘察中具有越來越重要的地位，然而在實際工程運用中土工實驗的方法及物理力學指標選擇仍存在諸多問題，下面我就對。。。。希望在實際工程中對各位同事有所幫助，同時對我的觀點提出不足之處。前言土工實驗作為巖土工程勘察的一部分，為2直剪實驗方法

快剪實驗在土樣上下兩面安置不透水的銅板或塑料膜，并在施加豎向壓力后立即施加水平剪力進行剪切。其剪切的速率很快，一般只3~5min。快剪試驗得到的指標用

cq

、

q表示。采取不透水措施的目的是為了控制土樣在試驗時不固結(jié)排水，以便測定天然狀態(tài)的強度指標。但由于直剪儀固有的缺點，盡管采取了上述措施，土樣和環(huán)刀之間仍有滲水通道，不能保證土樣處于完全不排水的狀態(tài)，特別是對透水性比較大的土影響更大。

直剪實驗方法

快剪實驗在土樣上下兩面安置不透水的銅板或塑料膜3固結(jié)快剪實驗在土樣上下兩面安置透水石，在施加豎向壓力以后給以充分時間使土樣固結(jié)排水。固結(jié)排水終了后再施加水平剪力，快速地將土樣剪壞。固結(jié)快剪試驗得到的指標用

cc

、

c表示。這種試驗方法模擬在法向應(yīng)力作用下固結(jié)完成但在剪應(yīng)力作用下不排水的工況，由于放置了透水板，更不能保證在剪切時處于完全不排水的狀態(tài)，對于透水性比較大的土樣將會得到過大的抗剪強度值。固結(jié)快剪實驗在土樣上下兩面安置透水石，在施加豎向壓力以后給4

直剪實驗中存在的問題

1、直剪儀不能有效地控制排水由于直剪儀中的土樣無法封閉，無論土樣承受法向應(yīng)力或剪應(yīng)力，無論剪切速度多快，孔隙水總會沿著土樣和環(huán)刀之間的縫隙流失，無法測定不排水條件下的強度，使快剪試驗的結(jié)果特別離散，而且內(nèi)摩擦角往往偏大，用于工程是偏于危險的；在固結(jié)快剪試驗中，剪切時的排水也使內(nèi)摩擦角偏大。

直剪實驗中存在的問題

1、直剪儀不能有效地控制排水5直剪實驗中存在的問題2、儀器構(gòu)造的缺陷為了避免上下盒之間的摩擦，直剪儀在上下盒之間留有一定的縫隙。對軟土作快剪試驗時，由于豎向荷載對土樣的擠壓作用，軟土側(cè)面擠入縫隙中，既破壞了土的結(jié)構(gòu)，又影響了試驗的結(jié)果。試驗砂土時，細小的砂粒嵌進上下盒之間的縫隙中使摩阻力增大，使試驗結(jié)果失真。可見直剪儀也不適用于砂土和軟土。直剪實驗中存在的問題2、儀器構(gòu)造的缺陷6直剪實驗中存在的問題3、剪切過程中剪切面在變化剪切面積隨剪切位移的增加而減小且土樣應(yīng)力條件非常復(fù)雜這一缺點限制了直剪儀在研究方面的應(yīng)用，但在工程實用方面引起的誤差是可以容許的。直剪實驗中存在的問題3、剪切過程中剪切面在變化7直剪實驗中存在的問題4、人為規(guī)定了剪切面直剪試驗時土樣的剪切面是人為規(guī)定的。由于剪切總是發(fā)生在上下盒之間，剪切面人為規(guī)定為水平方向，這與實際工程中發(fā)生在土體內(nèi)的剪切面方向是不一致的。實際工程中，剪切總是沿著最薄弱的方向發(fā)展，而水平方向往往并不是最薄弱的。特別在夾薄層粉砂的粘性土層中，如果硬性規(guī)定的剪切面正好在粉砂薄層中，就會得到過大的抗剪強度值。直剪實驗中存在的問題4、人為規(guī)定了剪切面8三軸（不固結(jié)不排水）試驗方法

三軸（不固結(jié)不排水實驗）的土樣是在軸對稱應(yīng)力條件下剪切的，圓柱形土樣側(cè)面作用著小主應(yīng)力s3

，頂面和底面作用著大主應(yīng)力s1，大、小主應(yīng)力可以根據(jù)試驗要求控制其大小和變化。土樣包在不透水的橡皮膜中，

并在施加周圍壓力時關(guān)閉排水閥門，此時土樣內(nèi)的孔隙水壓力等于周圍壓力，隨后也在關(guān)閉排水閥門的條件下施加偏應(yīng)力，不容許土樣中的孔隙水排出，直至土樣剪切破壞，測定的抗剪強度指標用cu、

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表示。三軸（不固結(jié)不排水）試驗方法三軸（不固結(jié)不排水實驗）的土樣9直剪及三軸運用課件10三軸（不固結(jié)不排水）實驗存在的問題1、我們這里做三軸不固結(jié)不排水試驗都是先讓試樣飽和，然后再進行試驗，結(jié)果是硬塑至堅硬的土，其抗剪強度也很低（內(nèi)聚力c小于30kPa，內(nèi)摩擦角

小于10度），這是否合理？2.《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2009要求土的剪切指標用三軸壓縮試驗中的不固結(jié)不排水試驗確定，對于非飽和土，在試驗前先進行飽和再試驗，其試驗結(jié)果還能代表實際地層的力學性質(zhì)嗎？3.不飽和的土比如黃土又如何確定內(nèi)聚力c和內(nèi)摩擦角

呢？三軸（不固結(jié)不排水）實驗存在的問題1、我們這里做三軸不固結(jié)不11小結(jié)1、直剪儀存在許多致命的缺陷，國外已經(jīng)被淘汰，但我國還是常規(guī)武器；2、我國地基設(shè)計規(guī)范對直剪儀的態(tài)度，經(jīng)歷了從限制使用條件到企圖完全淘汰的過程，但還沒有具備淘汰的條件；3、在過渡的時間內(nèi)，正確認識直剪儀的問題，不致發(fā)生濫用是至關(guān)重要的；直剪試驗不適用于低塑性土。

小結(jié)1、直剪儀存在許多致命的缺陷，國外已經(jīng)被淘汰，但我國還是12小結(jié)4、直剪試驗也不適用于砂土和軟土。89版《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定直剪試驗只適用于二級及三級建筑物的可塑狀粘性土和飽和度不大于0.5的粉土。地基規(guī)范已經(jīng)廢除了直剪試驗，但勘察規(guī)范仍可有條件地使用，我國目前大面積推廣三軸的條件。5、不固結(jié)不排水強度是天然強度，不是強度指標；它反映了某種狀態(tài)的結(jié)果；無法反映土的抗剪強度隨法向應(yīng)力變化的規(guī)律。小結(jié)4、直剪試驗也不適用于砂土和軟土。89版《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)13小結(jié)曾有文獻報道，對于塑性指數(shù)小于11的土，固結(jié)快剪試驗的內(nèi)摩擦角與慢剪試驗的內(nèi)摩擦角很接近，一般只比慢剪試驗的內(nèi)摩擦角小1

～2

，但在塑性指數(shù)為11～18的土中，兩者的數(shù)值相差很大，一般為10

左右。這是由于低塑性土的滲透系