土的抗剪強度試驗方法

關(guān)于土的抗剪強度試驗方法一、室內(nèi)試驗二、野外試驗抗剪強度試驗

直剪試驗、三軸試驗等制樣（重塑土）或現(xiàn)場取樣缺點：擾動優(yōu)點：應(yīng)力條件清楚，易重復(fù)

十字板扭剪試驗旁壓試驗原位試驗缺點：應(yīng)力條件不易掌握優(yōu)點：原狀土的原位強度第2頁,共26頁，2024年2月25日，星期天直接剪切儀分為應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式兩種，前者是等速推動試樣產(chǎn)生位移．測定相應(yīng)的剪應(yīng)力，后者則是對試件分級施加水平剪應(yīng)力測定相應(yīng)的位移，目前我國普遍采用的是應(yīng)變控制式直剪儀。

一、直剪試驗第3頁,共26頁，2024年2月25日，星期天土樣第4頁,共26頁，2024年2月25日，星期天第5頁,共26頁，2024年2月25日，星期天第6頁,共26頁，2024年2月25日，星期天PASTσ

=100KPa

εσ

=200KPaσ

=300KPa

fOc

1、試驗原理與資料處理

fτf=c＋

tan

第7頁,共26頁，2024年2月25日，星期天通過控制剪切速率來近似模擬排水條件1.固結(jié)慢剪：施加正應(yīng)力至充分固結(jié)，慢慢施加剪應(yīng)力：小于0.02mm/分，以保證無超靜孔壓水2.固結(jié)快剪施加正應(yīng)力～充分固結(jié)在3-5分鐘內(nèi)剪切破壞3.快剪（不排水剪）施加正應(yīng)力后立即剪切3-5分鐘內(nèi)剪切破壞PSTA2、試驗分類6轉(zhuǎn)/分鐘－－慢剪

12轉(zhuǎn)/分鐘－－快剪第8頁,共26頁，2024年2月25日，星期天PSTA3、試驗過程中的應(yīng)力變化在加剪應(yīng)力以前，試件處于側(cè)限狀態(tài)，

2＝

3＝k

1加剪應(yīng)力τ后，主應(yīng)力的方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，剪應(yīng)力愈大，偏轉(zhuǎn)角也愈大，所以試驗過程中主應(yīng)力的方向是不斷交化的。在試驗資料的分析中，假定試件中的剪應(yīng)力均勻分布，但事實上并非如此。當(dāng)試件被剪破時，靠近剪力盒邊緣的應(yīng)變最大，而試件的中間部分的應(yīng)變相對要小得多，剪切面附近的應(yīng)變又大于試件頂部和底部的應(yīng)變。所以，在剪切過程中，特別是在剪切破壞時，試件內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變，既非均勻又難確定。第9頁,共26頁，2024年2月25日，星期天直接剪切儀具有構(gòu)造簡單，操作方便等優(yōu)點，但它存在若干缺點，主要有：①剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的面剪切破壞；②剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻，土樣剪切破壞時先從邊緣開始，在邊緣發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；③在剪切過程中，土樣剪切面逐漸縮小，而在計算抗剪強度時卻是按土樣的原截面積計算；④試驗時不能嚴格控制排水條件，不能量測孔隙水壓力、在進行不排水剪切時，試件仍有可能排水，特別對于飽和粘性土。由于土的抗剪強度受排水條件的影響顯著，故試驗結(jié)果不夠理想。但由于它具有的優(yōu)點，故仍為一般工程廣泛采用。4.試驗優(yōu)缺點第10頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

設(shè)備簡單，操作方便結(jié)果便于整理測試時間短優(yōu)點

試樣應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜應(yīng)變不均勻不能精確控制排水條件剪切面固定缺點PSTA類似試驗：環(huán)剪試驗單剪試驗第11頁,共26頁，2024年2月25日，星期天試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機玻璃罩橡皮膜透水石頂帽二、三軸剪切試驗第12頁,共26頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共26頁，2024年2月25日，星期天第14頁,共26頁，2024年2月25日，星期天應(yīng)變控制式三軸儀：周圍壓力系統(tǒng)，軸向加壓系統(tǒng)，孔隙水壓力量測系統(tǒng)組成

3

3

3

3

3

3△△試驗過程：先加周圍壓力3；然后施加軸向力Δ1=

1-3，增大1直到破壞。分別做圍壓

為100kPa、200kPa、300kPa的三軸試驗，得到破壞時相應(yīng)的1(一）試驗過程第15頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

3

3

3

3

3

3△△繪制三個破壞狀態(tài)的摩爾應(yīng)力圓，畫出它們的公切線——抗剪強度包線，得到強度指標(biāo)c與c

(

1-

)f(

1-

)f

第16頁,共26頁，2024年2月25日，星期天固結(jié)不排水試驗（CU試驗）不固結(jié)不排水試驗（UU試驗）抗剪強度線為水平線(飽和黏性土）cd、

d

ccu、

cu

cu、

u

固結(jié)排水試驗（CD試驗）（二）試驗類型第17頁,共26頁，2024年2月25日，星期天固結(jié)排水試驗（CD試驗）1打開排水閥門，施加圍壓

后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2打開排水閥門，慢慢施加軸向應(yīng)力差

以便充分排水，避免產(chǎn)生超靜孔壓固結(jié)不排水試驗（CU試驗）1打開排水閥門，施加圍壓

后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差

過程中不排水cd、

d

不固結(jié)不排水試驗（UU試驗）1關(guān)閉排水閥門，圍壓

下不固結(jié)；2關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差

過程中不排水cu、

u

ccu、

cu

第18頁,共26頁，2024年2月25日，星期天（三）優(yōu)點和缺點優(yōu)點：1應(yīng)力狀態(tài)明確,模擬了土實際受力狀態(tài)；2排水條件清楚，可控制；3破壞面不是人為固定的；缺點：設(shè)備相對復(fù)雜，現(xiàn)場無法試驗說明：

3＝0即為無側(cè)限壓縮試驗,主要用于評價土的靈敏度問題.第19頁,共26頁，2024年2月25日，星期天三、無側(cè)限壓縮試驗（特殊的三軸試驗）第20頁,共26頁，2024年2月25日，星期天只施加豎向壓力（

3＝0），直至破壞。破壞時的軸向壓應(yīng)力qu稱為無側(cè)限抗壓強度。c

=0qu

由飽和粘性土，進行不固結(jié)不排水試驗，其破壞包線近于一條水平線。第21頁,共26頁，2024年2月25日，星期天原位試驗，適應(yīng)于測定軟粘土的不排水強度指標(biāo)；先鉆孔到指定的土層，插入十字形的探頭；通過施加的最大扭矩計算土的抗剪強度四、十字板剪切試驗第22頁,共26頁，2024年2月25日，星期天粘性土φ、C參考值土類指標(biāo)液性指數(shù)第23頁,共26頁