常規(guī)三軸壓縮實驗的測量系統(tǒng)誤差及其影響

常規(guī)三軸壓縮實驗系統(tǒng)誤差及其影響摘要:三軸剪切試驗被認(rèn)為是測定土的抗剪強度的一種較完善的方法。與直剪試驗相比，三軸剪節(jié)試驗有以下優(yōu)點：1、能控制試驗過程中試樣的排水條件；2、能量測試樣固結(jié)和排水過程中的孔隙水應(yīng)力；3、試樣內(nèi)應(yīng)力分布均勻。

三軸剪切試驗?zāi)艿玫讲煌瑮l件下土的抗剪強度指標(biāo)和變形參數(shù)。根據(jù)試驗過程中排水條件的不同，將三軸試驗分為不固結(jié)不排水剪（UU）、固結(jié)不排水剪（CU）和固結(jié)排水剪（CD）等三種類型。

關(guān)鍵詞：土工試驗系統(tǒng)誤差引言土的強度指標(biāo)是確定土的承載能力的一個重要指標(biāo)，因此，準(zhǔn)確測定土的抗剪強度指標(biāo)，對于建筑工程的設(shè)計和施工有著很大的意義。目前，用三軸剪切試驗測土的抗剪強度指標(biāo)是較為普遍的一種方法，而且對于高層建筑，在進行地質(zhì)勘察時，要求對取出的原狀土，用三軸剪切實驗來測定土的抗剪強度指標(biāo)。隨著社會的發(fā)展，興建的高層建筑越來越多，使得三軸剪切實驗的應(yīng)用也越來越廣泛，所以，使三軸實驗的檢測不斷地完善有著很大的必要性。2.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（σ3）下，施加軸向壓力，即主應(yīng)力差（σ1-σ3），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)。

3.試驗操作三軸剪切試試樣為圓柱狀。試驗過程中測量以下參數(shù)：1、周圍壓力

，2、豎向應(yīng)力增量q，3、豎向變形量

或豎向應(yīng)變ε1，4、試樣底部的孔隙水應(yīng)力u，5、試樣頂部接排水管量測試樣排水量，6、反壓力

。根據(jù)排水條件，三軸試驗分為不固結(jié)不排水剪試驗（UU）、固結(jié)不排水剪試驗（CU）、固結(jié)排水剪試驗（CD）三種試驗類型。三軸壓縮試驗方法適應(yīng)于細粒土和粒徑小于20mm的粗粒土。不同類型的三軸剪切試驗加載過程如下：

一組試驗通常需三～四個試樣，試驗加載順序如下：

1、在每個試樣的周圍施加相同的初始固結(jié)應(yīng)力

，待其固結(jié)完成后，量測試樣軸向變形量

和體積變化

；

2、對各個試樣分別施加不同的圍壓增量

作用，在

作用期間不允許試樣固結(jié)排水，量測由

產(chǎn)生的孔隙應(yīng)力u=

；

3.1、不固結(jié)不排水剪試驗（UU）：施加豎向偏應(yīng)q(q自零開始增加，至試樣破壞時達到最大值qmax)。在整個過程中，從加周圍壓力和增加軸向壓力直到剪壞為止，均不允許試樣排水；對飽和試樣可測得總抗剪強度參數(shù)或有效抗剪強度參數(shù)和孔隙水壓力系數(shù)。在加q的過程中，量測q的數(shù)值、由q產(chǎn)生的軸向應(yīng)變

和孔隙水應(yīng)力u=

（

為由q產(chǎn)生的孔隙水應(yīng)力）。3.2、固結(jié)不排水剪試驗（CU）：先使試樣在某一圍壓力下固結(jié)排水，然后保持在不排水情況下增加軸向壓力直到剪壞為止，可以測得總抗剪強度參數(shù)或有效抗剪強度參數(shù)和孔隙水壓力系數(shù)。3.3、固結(jié)排水剪試驗（CD）：在整個試驗過程中允許試樣充分排水，即在某一圍壓下排水固結(jié)，然后在充分排水的情況下增加軸向力直到剪壞為止，可以測定有效抗剪強度指標(biāo)。

4.結(jié)果整理：以（σ1－σ3）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（σ1f+σ3f）/2為圓心，（σ1f－σ3f）/2為半徑（f注腳表示破壞），在τ～σ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)力圓的包線求出強度參數(shù)c、Φ，包絡(luò)圖如下圖所示。不固結(jié)不排水剪強度包線

固結(jié)不排水剪強度包線固結(jié)排水剪強度包線5.試驗分析與誤差總結(jié)：該試驗的要點是制樣及試樣安裝：試驗用試樣，必須保證土的原狀樣狀態(tài)，在制樣削土過程中不得使試樣擾動，若是重塑樣，則需控制重塑樣品的土體均勻性及標(biāo)準(zhǔn)性，試樣安裝樣品時一定要輕拿輕放，以免因為手的擠捏，破壞試樣，同時試樣安裝要居中垂直，以免施加圍壓或偏差壓力時，受力方向偏差，造成結(jié)果有偏差。結(jié)果整理時的注意事項：（1）．同一組的幾個試樣應(yīng)是同一層土，密度值不應(yīng)超過允許誤差。（2）．畫τ-σ曲線時，縱橫坐標(biāo)分度值要統(tǒng)一（如1cm都代表100kPa）。延伸：由于巖土工程的特殊性，不同地區(qū)的地質(zhì)情況千變?nèi)f化，三軸試驗也不能拘泥定式，一層不變，試驗人員應(yīng)該多結(jié)合現(xiàn)場實際情況，土層較復(fù)雜時增大試驗頻率，必要時增加現(xiàn)場檢測，與室內(nèi)靜三軸對比，以為工程