非饱和土三轴仪的CT机配套及其应用

合集下载

单片机在非饱和土体变测量中的应用

ｃａｇｓｏｅｅａｌｃｓｏｈａｌＡｎｒｍｈｓｈｎｅ，ｔｅｖｌｍｅｃａｇｓｏｈａｌｒｉｕｅｕ．ｈｎｅｆｓｖｒｌａｅｆｔｅｓｍｐ￣ｐｄｆｏｔｅｅｃａｇｓｈｏｕｈｎｅｆｔｅｓｍｐｅａｅｆｒｄｏｔｇ
精确地测量非饱和土体变，具有较高的稳定度和自动化程度。
关键词：非饱和土；三轴仪；激光；单片机中图分类号：Ｔ３Ｎ４文献标识码：Ａ
ＡｐｉａｉｎｏＣＭｙｔｍｅｓｒｎｈｅｖｕｅｃａｅｆｐｌｃｔｏｆａＳｓｓｅｍａｕｉｇｔｏｌｍｈｎｇｓｏ
Ｂｅｉｅ，ｔｅｍｅｓｒｄｄｔｏｌｅｄｓｌｙｄｉＤｒｔａｓｔｅｈｏｕｅ，ｔｅｅｏｅｉｉａｙｔｅａａｙｅｓｄｓｈａｕｅａａｃｕｄｂｉｐａｅＬＣｏｒｎｍｉｄｔｔｅｃｍｐｔｒｈｒｆｒｔｓｅｓＯｂｎｌｚｄｎｔＯａｄｔｅｔｄＩｓｆｕｄｔａｈｓｓｓｅｈｓｈｇｃｕａｙｆｒｍｅｓｒｎｈｏｕｈｎｅｆｕｓｔｒｔｏｌｎｒａｅ．ｔｉｏｎｈｔｔｉｙｔｍａｉｈａｃｒｃｏａｕｉｇｔｅｖｌｍｅｃａｇｓｏｎａｕａｅｓｉｄｓｅｉｎｗｉｉｈｓａｉｚｔｎａｄｈｇｕｏｔａｉｎｐｃｍｅｔｈｇｔｂｌａｉｎｉｈａｔｍａｉｔ．ｈｉｏｚｏＫｅｗｏｄ：ｕｓｔｒｔｄｓｌｓｅｉｎ；ｔｉｘａｅｔａｅ￣Ｓｙｒｓｎａｕａｅｏ１ｐｃｍｅｒａｉｌｓ；１ｓｒＣＭｔ

CT扫描技术在我国土工试验中的应用研究进展

CT扫描技术在我国土工试验中的应用研究进展王艳丽;程展林【摘要】介绍岩土CT可视化系统的特点,总结CT扫描技术在土工试验中的应用情况,包括黄土、冻土、膨胀土、粗粒土等土体的初始结构观测与结构性演化方面的研究进展,指出开发定量的计算机图像分析系统,通过CT细观结构图像来建立土体数值模型和开发研制动态试验CT扫描设备是今后应予以深入关注的研究方向.【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2015(037)0z1【总页数】5页(P35-39)【关键词】CT技术;土工试验;结构演化;动态试验【作者】王艳丽;程展林【作者单位】长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室,湖北武汉430010;长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室,湖北武汉430010【正文语种】中文【中图分类】TU411.92土是由岩石经过风化后产生的松散物集合体,土体的宏观工程性质受微细结构状态和变化规律影响。

土体微细结构的多样性和易变性决定了土体工程性质在宏观上的非连续性、不均匀性、各向异性和非确定性[1]。

土体微细结构的变化规律及其对宏观力学行为影响的研究是近年来岩土学术界和工程界的前沿课题,也是未来岩土工程研究的发展趋势[2]。

土工试验是认识土体材料特性和揭示土工问题的重要手段,传统的土工试验是建立在材料均质假设基础上的宏观应力和应变的测试。

近年来许多学者开始重视土体的微细观力学行为,认识到宏观的变形破坏由微细结构变形的累积扩展而成,掌握微细结构变形破坏的规律可以为岩土工程出现的问题给出更科学的解释。

土体微细结构研究的试验方法有多种,如压汞法、气体吸附法、X射线分析法、扫描电镜法、计算机断面成像技术(CT技术)等。

其中CT技术因具有无损、动态、定量检测且分层识别材料内部组成与结构信息、高分辨率数字图像显示等优点而倍受国内外工程领域及学术界的重视。

近年来,CT技术在材料的无损检测和内部结构及结构性演化方面取得了长足的进展,研究对象包括岩石、混凝土、沥青、水泥、煤炭、黄土、膨胀土、冻土、粗粒土、红黏土、根植土和加筋土等,研究方向涉及材料的细观结构分析、物质的迁移和利用CT图像建立岩土材料数值模型等方面。

三轴仪资料

非饱和土动静三轴仪产品介绍非饱和土动静三轴仪特点• 完全的集成系统，包括多向自动阀：体积变化&扩散气泡冲刷装置；除气水罐&真空泵• 直接在试样的顶部/底部控制和测量孔隙水压力• 直接在试样顶部控制和测量孔隙气压力• 进行静态和动态试验• 饱和/非饱和土剪切，应力/应变路径• 干/湿土水特征曲线(SWCC)• 通过吸力控制，测量水力传导率• 饱和/非饱和土固结• 响应吸湿试验• 液化• 回弹模量• 循环强度• 频率达到5Hz,幅度显著(电-液控制型可以提供更高的频率)• 闭环数字伺服控制• 双压力室结构，可以准确的测量总体积变化• 可以方便的更换高进气值陶土板• 完全的‘交钥匙’系统描述这套非饱和土动静三轴仪是电--气闭环数字伺服控制系统，也可以提供电-液系统，达到更高的频率和幅度。

对于饱和土和非饱和土，该系统都可以进行全自动化的静态和动态三轴试验。

系统包括所有的软件模块，用于自动试验的电子阀，轴向加载器，围压，孔隙气压，孔隙水压/反压，通过传感器反馈来伺服控制。

当测量总体积和试样体积变化时，采用双压力室基本上可以消除由于单压力室所带来的误差。

系统包括电子球阀，可以自动对压力体积控制器进行充放水，收集扩散到陶土板中的气泡，改变体变测量装置中的流水方向，使得在试验过程中，体积测量范围可以是无限制的。

系统同事包括其他组件，例如除气水罐，真空泵，从而可以进行饱和土和非饱和土试验。

软件实时显示超过20个参数，包括力，应变，吸力等，图形用户界面使得操作人员可以方便地操作这些复杂的试验任务。

非饱和土应力应变式控制三轴仪TFB-1型非饱和土应力应变式控制三轴仪可以对三轴试验进行等应力，等应变控制，可以进行UU、CU和CD 试验，不等向固结，等向固结，反压力饱和，Ko试验，应力途径试验和应力控制方式试验，可以进行饱和土和非饱和土的三轴的各项试验。

仪器各部分采用单片机控制，各部分能够独立工作，计算机能够数据采集和控制。

多功能土工三轴仪的研制及其应用

关键词多功能土工三轴仪；非饱和土；特殊土；Ｔ温控Ｃ；中图分类号：Ｕ１Ｔ４５文献标识码：Ｂ
国内外在上世纪３代就研制生产了土工三轴仪，以研究土的变形与强度问题。随着研究的深０年用
入，对三轴仪的功能提出了更高的要求。例如，要求三轴仪既能控制试验的应变速率，又能控制试验的荷载大小；仅能用于饱和土试验，不也能用于非饱和土试验；仅能用于荷载变化，能研究特殊土的增不还湿变形；能控制围压，既又能控制气压、质吸力与试验温度；能量测土样的宏观应力、变、隙水压基既应孔
维普资讯 http://Байду номын сангаас
２
后
勤
工
程
学
院
学
报
２００７年
机床上（２图是其实体照片）当研究温度对土的力学性质的影响时，；则可将其置于恒温箱内（３是其图实体照片）。
台架由不锈钢制成，用于常温和高温环境可试验；台架还备有一对铝合金立柱，门用于Ｃ专Ｔ一三轴试验，以减少台架对ＣＴ成相的干扰，高Ｃ提Ｔ照片的清晰度。台架底座与压力室底座之间用３个螺钉连结；台架底座的侧面留有两个螺孔，在用以安装一块厚木板；两项措施可保证在做Ｃ这Ｔ一
２步进电机、．驱动器及调压筒３水、、．气电路控制柜４精密体变量测装置５数据采集处理系统６计算机．，，

GDS三轴仪的非饱和土试验操作方法_李孝平 (1)

灾害与防治工程2008年第2期(总第65期)GDS三轴仪的非饱和土试验操作方法李孝平　王世梅　李晓云　赖小玲摘要:与传统三轴仪相比,GDS三轴仪有着显著的优势。

对GDS三轴仪的组成部分、工作原理和试验过程中的具体操作进行了详细介绍,并应用GDS三轴仪研究了某高心墙堆石坝非饱和土填料的强度特征,得到了该土样的抗剪强度参数。

关键词:GDS三轴仪;　非饱和土;　陶土板;　基质吸力The Method of Unsaturated Soil with GDS Tri-axial Apparatus Li Xiaoping　Wang Shimei　Li Xiaoyun　Lai XiaolingA bstract　Compared w ith co nventio nal tri-axial appa ratus,tri-axial apparatus GDS has no-table advantages.The paper illustrates tri-axial apparatus GDS in detail,including the com po nent and the principle to the specific ope ra tion in the testing pro cess.Some GDS tri-axial tests w ere carried out herein to analyze unsaturated soil strength fo r so me em bank-m ent filling m aterial,and we receiv e the shear strength pa rameters.Keywords　GDS tri-axial apparatus;　unsaturated soil;　ceramic disk;　m atric suctio n传统三轴仪暴露出很大弊端[1],而GDS标准应力路径试验系统与常规三轴仪相比,有其突出的特点。

新双室三轴仪用于非饱和土体积变化的连续测量和三轴压缩试验

Ｋｙｗｏｄｍａｉｌｅｔｓｉｓｅｉｎ；ｏｕｈｎｅ；ｎａｕａｅｉ；ｏｒｓｉｎｅｒｓ：ｘａｓ；ｌｐｃｔｏｍｅｖｌｍｅｃａｇｕｓｔｒｔｄｓｌｃｍｐｅｓｏｏ
ｃａｇｓｏｎａｗｔｒｓｔｒｔｄｓｉｓｅｉｎｕｉｇｃｎｏｉａｏｄｃｍｐｅｓｎ．ｈｎｅｆｕｓｕａｅｏｕａｅｌｐｃｍｅｓｄｒｎｏｓｌｔｎａｏｒｓｉｄａｏｄｉｎｏ
ｏｐｒｓｅｍｎａｄｈｓｔｒｔｄｒｎｌｙｐｃｍｅｓｏｔｔｔｅＤＣＴＳｓｃｕａｅａｄｒｌａｅｏｏｎｉｏｓｙｃｐｅｐｃｉｅｎｔｅａｕａｅｍａｉｅｃａｓｅｉｎｈｗｈａｈｉａｃｒｔｎｉｂｌｆｒｃｔｅｎｕｕｌｍｅｓｒｎｇｔｅｏｕｅａｕｉｈｖｌｍ
ＳＲｌｔｏｌｓｅｉｎｉｉｘａｓ．ＴｅＤＣｖｒｏｓｔｒｃｌｈｒｏｎｓｏｅｃｎｅｔｎｌｒｘａｙｔｍｎｅｅｉｔｇｍｏｉｅａｌｅｓｉｐｃｍｅｎｔａｉｌｅｔｈＴＳｏｅｃｍｅ＇ｄａｒｔｗｏｅｉａｓｏｔｍｉｇｆｔｏｖｎｉａｔａｉｌｓｄｃｈｏｉｓｅａｄｔｘｓｎｄｆｄｈｉｉｔａｉｌｌ．ｔｓｆｎｈｔｅｒｌｉｅｅＴｒｆｒｔｅｔｓｓｌｏｅｎｗＴＳｉｓｈｎ１９％．ｅｃｌｒｔｄｒｓｌｓｎｏｈｔｅｓｌｒｘａｃｌＩｉｏｄｔａａｖｌｏｏｔｅｕｔｆｔｅＤＣｓｌｓｔａ．３ｉｓｕｅｈｔｅｔｈｅｒｈｅＴｈａｉａｅｕｔｕｉｇｂｔｉｂｅｓｎｏｕｅｅｏｂｅｌｘａｓｓｍ（Ｃ）ｆｒｏｔｕｕｌｓｒｍｎｏｅｖｌｈｎｅｏｌｎａｗｔｒｂｔｃ：ｈｓａｅｔｄｃｓａｎｗｄｕｌ＆ｌｍａｉｙｔａｉｒｉｅＤｏｎｎｏｓ／ａｕｅｔｆｈｏｍｅｃａｇｆｌｕｓｕａｄｏｃｉｉｅｅｔｕａｅ

非饱和土真三轴试验研究进展_张常光

第36卷第4期力学与实践2014年8月非饱和土真三轴试验研究进展1)张常光2)赵均海陈新栋朱东辉(长安大学建筑工程学院，西安710061)摘要研究非饱和土的强度是非饱和土理论及其工程应用的首要问题，但因复杂应力状态下基质吸力的控制技术、量测技术和吸力平衡时间等原因，非饱和土真三轴试验研究的进展迟缓.在介绍非饱和土刚性真三轴仪、柔性真三轴仪和刚柔复合型真三轴仪的基础上，重点分析已有非饱和土刚性和柔性真三轴试验结果，总结现有非饱和土真三轴仪及其试验研究的不足，同时指出Mohr--Coulomb强度准则和外接圆Drucker--Prager准则对非饱和土真三轴试验结果的不适用性.应开展更多不同种类非饱和土的完整真三轴试验研究，特别是非饱和黏性土；应结合非饱和土的应力状态变量和强度特性，建立符合工程实际受力状况的非饱和土真三轴强度准则，完善非饱和土的理论基础.关键词非饱和土,真三轴试验,中间主应力,基质吸力,净平均主应力中图分类号：TU432文献标识码：A doi：10.6052/1000-0879-13-110ADV ANCES IN TRUE TRIAXIAL TEST OF UNSATURATED SOILS1)ZHANG Changguang2)ZHAO Junhai CHEN Xindong ZHU Donghui(School of Civil Engineering,Chang’an University,Xi’an710061,China)Abstract The unsaturated soil strength is the most important issue in the unsaturated soil theory and its engineering applications.But advances in the true triaxial tests of the unsaturated soils have been very slow due to the control-measurement technique and the balance time of the matric suction under complex stress states. This paper brieﬂy reviews the rigid andﬂexible and compound true triaxial apparatuses and the existing true triaxial tests for the unsaturated soils.It is shown that both Mohr--Coulomb and circumscribed Drucker--Prager strength criteria are not valid for the true triaxial tests of the unsaturated soils.Diﬀerent types of true triaxial tests should be conducted,particularly,for non-saturated clays.In order to improve the theoretical basis for the study of the unsaturated soils,a true triaxial strength criterion of the unsaturated soils in accordance with the actual stress conditions in theﬁeld should be established,based on the stress state variables and the strength characteristics of the unsaturated soils.Key words unsaturated soils,true triaxial test,intermediate principal stress,matric suction,mean net prin-cipal stress引言非饱和土分布十分广泛，含水量或饱和度的变化常使其工程性质发生重大变化[1].大部分岩土问题都会涉及土的强度，研究非饱和土的强度是非饱和土理论及其工程应用的首要问题.同时，量测和研本文于2013–03–25收到.1)国家自然科学基金项目(41202191),中国博士后科学基金项目(2012M520079,2013T60868),高等学校博士学科点专项科研基金项目(20120205120001),长安大学国家级大学生创新训练计划项目(201210710104),陕西省自然科学基金项目(2014JQ7290)和长安大学中央高校基本科研业务费专项基金项目(2013G2283007,2014G1281072)资助.2)张常光，1982年生,男,博士,副教授,主要从事非饱和土与结构强度理论等研究.E-mail:zcg1016@414力学与实践2014年第36卷究土单元在三维应力状态下的应力--应变--强度特性具有理论和实践意义，真三轴仪的设计与试验研究一直是一个活跃并且具有挑战性的研究领域[2].试验土样通常是边长为70mm(或更大)的立方体(或长方体)，真三轴仪的基本要求是对土样施加3对独立的主应力，使土样产生均匀的应力和应变.但因复杂应力状态下基质吸力的控制技术、量测技术和吸力平衡时间等原因，当前对非饱和土进行试验研究最多的仍是常规三轴压缩试验[3-10]，即试样处于σ1>σ2=σ3的常规三轴对称特殊应力状态(σ1，σ2和σ3分别为第1(大)、第2(中间)和第3(小)主应力)，难以反映实际工程中非饱和土所处的真实复杂应力状态和强度特性.非饱和土真三轴试验研究的进展迟缓，至今国内外也仅有少数几家单位开展了非饱和土真三轴仪的研制与试验工作.最具代表性的非饱和土真三轴仪为：Matsuoka 等[11]研制的刚性非饱和土真三轴仪，Macari 等[12]和Hoyos 等[13-17]研制的柔性非饱和土真三轴仪，邢义川等[18]以及邵生俊等[19-21]分别研制的刚柔复合型非饱和土真三轴仪.他们利用自己的非饱和土真三轴仪，分别开拓性地进行了控制基质吸力的非饱和粉砂和控制围压的非饱和黄土的真三轴试验研究.本文在介绍非饱和土刚性、柔性以及刚柔复合型真三轴仪的基础上，着重分析已有非饱和土刚性和柔性真三轴试验结果，总结现有非饱和土真三轴仪及其试验研究的不足，同时指出Mohr--Coulomb (M--C)强度准则和外接圆Drucker--Prager (D--P)准则对非饱和土真三轴试验结果的不适用性，为非饱和土真三轴试验研究及理论分析指明方向.1非饱和土真三轴仪1.1刚性真三轴仪Matsuoka 等[11]在砂性土真三轴仪的基础上，改进控制基质吸力的试验装置，成功研制了非饱和土真三轴仪，采用6块滑动的刚性板进行加载，故称为刚性真三轴仪，试验装置如图1所示，上下加载板分别装有两块进气值为300kPa 的高进气陶瓷板.这种刚性真三轴仪只能采用高进气陶瓷板直接量测基质吸力(u a −u w )(u a 为孔隙气压力，u w 为孔隙水压力)，即负u w 法(u a =0，u w <0)，不能控制孔隙气压力u a .另外，因刚性加载板之间的相关干扰，此刚性真三轴仪只能进行应力Lode 角θσ在0◦∼30◦范围内的真三轴试验(θσ=arctan √3(σ2−σ3)/(2σ1−σ2−σ3) ).图1刚性真三轴仪[11]1.2柔性真三轴仪Hoyos 等[13,15]研制的非饱和土真三轴仪，如图2所示，其顶部和侧向共5个柔性橡胶加载板，底部为刚性支座，故称为柔性真三轴仪，下部加载板装有一块高进气陶瓷板.柔性加载板利用橡胶囊里的液体或气体，可对非饱和土样施加3个直角方向的力.试验中采用轴平移技术量测基质吸力(u a −u w )，可分别独立控制孔隙气压力u a 和孔隙水压力u w ，并能实现较大范围的基质吸力.1.3刚柔复合型真三轴仪邵生俊等[19]研制的非饱和土真三轴仪，如图3所示，其轴向采用刚性板加载、侧向双轴采用液压柔性囊加载，故称为刚柔复合型真三轴仪.压力室侧向双轴相邻液压囊之间采用径向弹性收缩、平面弹性转动的薄壁钢板有效隔离技术，真正实现了三第4期张常光等：非饱和土真三轴试验研究进展415图2柔性真三轴仪[15]图3刚柔复合型真三轴仪[19]向独立加载和互不干扰.与柔性真三轴仪一样，同样采用轴平移技术量测基质吸力(u a−u w)，但其可控制的基质吸力范围有限.2非饱和土真三轴试验由刚柔复合型真三轴仪所得不同固结围压下不同中间主应力比的非饱和黄土真三轴试验[18-21]，并不能获得同一平均净主应力σoct下的π平面极限线；另外，其试验控制与结果分析均采用总应力法，未反映基质吸力的增强作用.因此，下面仅对现有刚性真三轴仪和柔性真三轴仪的试验结果进行分析与比较.2.1刚性真三轴试验Matsuoka等[11]的真三轴试验为：试件为10cm×10cm×10cm的立方体，试验土样为击实粉砂，其重力含水量w=17%，初始孔隙比e0=0.98，土粒的相对密度G s=2.65，对应饱和土的有效黏聚力c 和有效内摩擦角ϕ 分别为0kPa和33◦.试验基质吸力(u a−u w)控制为59kPa，平均净主应力σoct=(σ1+σ2+σ3)/3−u a=98kPa，对应的吸附强度c s=32kPa.试验的应力路径ABCDE[11]，如图4所示，所有试样均从同一初始状态A开始，E 为破坏点，由最大应力比确定破坏状态.试验采用应力控制加载，共分10步.图4刚性真三轴仪试验的应力路径[11]共进行同一π平面上的3类排水试验[11]: (1)用刚性真三轴仪进行应力Lode角θσ分别为0◦，7.5◦，15◦，22.5◦和30◦的真三轴试验；(2)调整中间主应力σ2和第3主应力σ3使中间主应变ε2<0.01%，以进行平面应变试验；(3)用常规三轴仪进行应力Lode角θσ=60◦的三轴拉伸试验.将这3类试验结果置于平均净主应力σoct=98kPa的π平面内，如图5所示，并将M--C强度准则和外接圆D--P准则的预测结果也一并标于图中.图中黑色实心符号代表不同应力Lode角下的真三轴试验(包括应力Lode角θσ=0◦的常规三轴压缩试验)、半416力学与实践2014年第36卷图5非饱和土刚性真三轴试验结果黑半白下三角代表平面应变试验，白色空心圆圈代表常规三轴拉伸试验.由图5可以看出：(1)不同应力Lode 角θσ下非饱和土的强度差异显著，反映了净中间主应力(σ2−u a )对强度的增强作用，并且影响具有区间性，随着净中间主应力(σ2−u a )的增大，强度先增大后减小，在常规三轴拉伸时(θσ=60◦)强度最低.(2)M--C 强度准则的预测结果较试验值偏小，不能真实反映三向不等应力条件下非饱和土的强度特性，难以充分发挥非饱和土的强度潜能，基于此的设计偏保守.(3)外接圆D--P 准则不能反映不同应力Lode 角θσ下的强度差异，且预测强度明显偏大，基于此的设计将不安全，不能直接用于工程设计.2.2柔性真三轴试验Macari 等[12]的真三轴试验为：试件为10cm ×10cm ×10cm 的立方体，试验土样同样为击实粉砂，其液限w L =28%，塑限w P =24%，初始孔隙比e 0=0.98，平均干重度γd =10.8kN/m 3，饱和度S =48%.试验采用多级加载法，共进行3组不同平均净主应力σoct 下的柔性真三轴试验，每组平均净主应力σoct 又对应3个不同的基质吸力(u a −u w ).所有试样均始于同一初始状态，共采用3个非饱和土试样，分别对应常规三轴压缩、纯剪切和常规三轴拉伸3种试验，对应的应力Lode 角θσ分别为0◦，30◦和60◦，每个试样都进行了9级试验，故共得27个非饱和土试验数据，其应力路径如图6所示.破坏状态由试验的八面体剪应力峰值确定[12]，亦采用应力控制加载.图6柔性真三轴仪多级试验的应力路径[12]第4期张常光等：非饱和土真三轴试验研究进展417将27个试验数据按平均净主应力σoct 分为3个组，每组又根据基质吸力(u a −uw )分为3个不同的试验条件，整理试验结果如图7∼图9所示.由图7∼图9可以看出：(1)极限线范围随着基质吸力(u a −u w )和平均净主应力σoct 的增加而不断扩大，这说明基质吸力和平均净主应力对非饱和土的强度有着重要影响.(2)纯剪切条件下非饱和土的强度高于M--C 强度准则基于常规三轴试验的图7非饱和土柔性真三轴试验结果(σoct =50kPa)图8非饱和土柔性真三轴试验结果(σoct =100kPa)图9非饱和土柔性真三轴试验结果(σoct =200kPa)418力学与实践2014年第36卷预测结果，即M--C强度准则不能真实反映纯剪切条件下非饱和土的强度特性，且二者之间的差异随着基质吸力和平均净主应力的增加而不断增大.(3)外接圆D--P准则预测强度明显偏大，特别是应力Lode角θσ=60◦时的常规三轴拉伸强度，其次为应力Lode角θσ=30◦时的纯剪切强度；和M--C 强度准则一样，随着基质吸力和平均净主应力的增加，外接圆D--P准则预测值和试验值之间的差异也越来越大，这都表明强度准则的适用性与基质吸力和平均净主应力的大小密切相关.究其原因：M--C强度准则只考虑了作用于单元体上的2个主应力σ1和σ3，没有考虑中间主应力σ2的影响，仅适用于常规三轴对称压缩条件下的特殊应力状态，计算结果偏保守.外接圆D--P准则是广义Mises准则的一种，考虑了中间主应力σ2的影响，并认为中间主应力σ2对材料强度的影响和小主应力σ3一样，夸大了中间主应力σ2的作用，计算结果偏危险，且外接圆D--P准则没有考虑岩土类材料的拉压异性，不能区分拉伸子午线与压缩子午线的差别.3现有研究不足3.1现有真三轴仪研制的不足研制非饱和土真三轴仪的最大困难在于孔隙气压力u a和孔隙水压力u w的控制和量测技术，柔性真三轴仪相比刚性真三轴仪有所改进.但这两种真三轴仪都还有些明显的不足[15]：(1)刚性加载板易腐蚀，堵塞高进气陶瓷板，影响孔隙气压力u a的控制；(2)橡胶柔性加载板的耐久性很差，特别是长时间与28◦C∼38◦C的液体接触时；(3)不能控制非饱和土中孔隙水的温度，影响基质吸力的平衡时间；(4)只能采用应力加载控制，在接近强度峰值时需特别小心；(5)不能量测孔隙气和孔隙水的体积变化，难以全面评价真三向应力下非饱和土的变形特性.Hoyos等[14,16-17]对上述不足进行了部分改进，研制了新型柔性真三轴仪，但其基本原理没有变化.非饱和土刚柔复合型真三轴仪除了以上不足之外，还有[19,21]：仪器较大不灵活，操作较复杂，以致预定的复杂应力路径难以实现；边界附近的不均匀应力和应变难以消除；只能实现较小基质吸力(最大200kPa)和较小净应力(最大70kPa)下的真三轴试验.3.2现有真三轴试验研究的不足刚性真三轴试验研究的不足：(1)难以进行应力Lode角θσ>30◦的真三轴试验，这是因为采用刚性加载板，当应力Lode角θσ>30◦时，主应力σ1和σ2方向的加载板会相互碰撞干扰，难以获得理想的试验结果.(2)应力Lode角θσ=7.5◦(图中以黑色实心菱形表示)的试验数据可能存在问题，它落在外接圆D--P准则预测结果的外侧，这与宏观连续各向同性岩土材料的屈服面外凸性相悖.(3)只进行了一组平均净主应力σoct=98kPa时的真三轴试验和平面应变试验，需要进行多组不同平均净主应力σoct下的真三轴试验研究，以便确定非饱和土的空间三维极限面和更全面的真三轴强度准则试验验证.(4)基质吸力也只控制为59kPa一组，需要进行多组不同基质吸力下的真三轴试验研究，以便研究复杂应力状态下基质吸力对非饱和土强度的影响特性.利用柔性真三轴仪所进行的试验研究相比采用刚性真三轴仪所进行的试验研究，有了不少的改进，拓展了不同基质吸力和不同平均净主应力下非饱和土极限面的空间三维变化，揭示了基质吸力和平均净主应力对非饱和土强度的增强作用，但柔性真三轴试验只进行了常规三轴压缩、纯剪切和常规三轴拉伸3种试验，应开展更多应力Lode角θσ下的真三轴试验，以便更加全面地建立和验证非饱和土真三轴强度准则的合理性和适用性.因粉砂的基质吸力平衡时间相对较短，同时基质吸力的控制和量测也较容易，真三轴试验比较易于实现，所以刚性和柔性真三轴试验都不约而同地选择了击实粉砂作为试验土样，应扩大更多不同种类非饱和土的真三轴试验研究，特别是非饱和黏性土.另外，采用总应力法进行的非饱和黄土真三轴试验，实际上只是恒定第3主应力σ3下的中间主应力效应试验，不能获得同一平均净主应力σoct下的π平面极限线，难以对真三轴强度准则的合理性做出全面的评价.应借鉴已有刚性和柔性真三轴仪的试验架构，改进和拓展刚柔复合型真三轴仪的参数控制、加载路径和适用范围.4展望由于非饱和土成分组成以及参数控制与测试的复杂性，以致非饱和土真三轴试验研究的进展迟缓，以下科学问题还待进一步深入研究：第4期张常光等：非饱和土真三轴试验研究进展419(1)现有非饱和土刚性、柔性和刚柔复合型真三轴仪都有各自的优点和不足，应相互借鉴，弥补各自的不足，改进和拓展已有非饱和土真三轴仪的参数控制、加载路径和适用范围，甚至直接研制全新的非饱和土真三轴仪，这是非饱和土真三轴试验研究的关键.(2)更多不同种类的非饱和土，特别是非饱和黏性土，在应力Lode角的整个60◦范围内，不同平均净主应力σoct、不同基质吸力(u a−u w)下的真三轴试验研究，以便全面评价非饱和土的空间三维强度特性，建立并验证复杂应力状态下非饱和土的真三轴强度准则.(3)Mohr--Coulomb强度准则和外接圆Drucker--Prager准则对非饱和土真三轴试验结果均不适用，可以尝试结合非饱和土的应力状态变量和强度特性，发展并建立符合工程实际受力状况的非饱和土真三轴强度准则，完善非饱和土的理论基础，并加快非饱和土强度理论的工程应用进程[22-25].参考文献1Fredlund DG,Rahardjo H.Soil Mechanics for Unsaturated Soils.New York:John Wiley and Sons,lnc.,19932殷建华,周万欢,Kumruzzaman M等.新型混合边界真三轴仪加载装置及岩土材料试验结果.岩土工程学报,2010,32(4): 493-4993Bishop AW,Blight GE.Some aspects of eﬀective stress in saturated and partly saturated soils.Geotechique,1963, 13(3):177-1974Fredlund DG,Morgenstem NR,Widger RA.The shear strength of unsaturated soils.Canadian Geotechnical Jour-nal,1978,15(3):313-3215Vanapalli SK,Fredlund DG,Pufahl DE,et al.Model for the prediction of shear strength with respect to soil suction.Canadian Geotechnical Journal,1996,33(3):379-3926Khalili N,Khabbaz MH.A unique relationship forχfor the determination of the shear strength of unsaturated soils.Geotechnique,1998,48(5):681-6877Miao LC,Yin ZZ,Liu SY.Empirical function represent-ing the shear strength of unsaturated soils.Geotechnical Testing Journal,2001,24(2):220-2238Vilar OM.A simpliﬁed procedure to estimate the shear strength envelope of unsaturated soils.Canadian Geotech-nical Journal,2006,43(10):1088-10959Hossain MA,Yin JH.Behavior of a compacted completely decomposed granite soil from suction controlled direct shear tests.Journal of Geotechnical and GeoenvironmentalEngineering,2010,136(1):189-19810Hossain MA,Yin JH.Shear strength and dilative character-istics of an unsaturated compacted completely decomposed granite soil.Canadian Geotechnical Journal,2010,47(10): 1112-112611Matsuoka H,Sun DA,Kogane A,et al.Stress--strain be-haviour of unsaturated soil in true triaxial tests.Canadian Geotechnical Journal,2002,39(3):608-61912Macari EJ,Hoyos LR.Mechanical behavior of an unsat-urated soil under multi-axial stress states.Geotechnical Testing Journal,2001,24(1):14-2213Hoyos LR,Macari EJ.Development of a stress/suction-controlled true triaxial testing device for unsaturated soils.Geotechnical Testing Journal,2001,24(1):5-1314Hoyos LR,Laikram A,Puppala AJ.A novel true triax-ial apparatus for testing unsaturated soils under suction-controlled multi-axial stress states.The16th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineer-ing,Osaka,Japan,200515Hoyos LR,Laloui L,Vassallo R.Mechanical testing in un-saturated soils.Geotechnical and Geological Engineering, 2008,26(6):675-68916Hoyos LR,Perez-Ruiz DD,Puppala AJ.Modeling unsat-urated soil behavior under multiaxial stress paths usinga reﬁned suction-controlled cubical test cell.GeoShang-hai2010International Conference—Experimental and Ap-plied Modeling of Unsaturated Soils(GSP202),Shanghai, China,201017Hoyos LR,Perez-Ruiz DD,Puppala AJ.Reﬁned true tri-axial apparatus for testing unsaturated soils under suction-controlled stress paths.International Journal of Geome-chanics,2012,12(3):281-29118邢义川,谢定义,汪小刚等.非饱和黄土的三维有效应力.岩土工程学报,2003,25(3):288-29319邵生俊,罗爱忠,邓国华等.一种新型真三轴仪的研制与开发.岩土工程学报,2009,31(8):1172-117920于清高,邵生俊,佘芳涛等.真三轴条件下Q2黄土的破坏模式与强度特性研究.岩土力学,2010,31(1):66-7021石建刚,邵生俊,陶虎等.非饱和土的真三轴试验及强度变形特性分析.岩土工程学报,2011,33(S1):85-9022张常光,张庆贺,赵均海.非饱和土抗剪强度及土压力统一解.岩土力学,2010,31(6):1871-187623张常光,曾开华,赵均海.非饱和土临界荷载和太沙基极限承载力解析解.同济大学学报(自然科学版),2010,38(12):1736-174024张常光,胡云世,赵均海.平面应变条件下非饱和土抗剪强度统一解及其应用.岩土工程学报,2011,33(1):32-3725Zhang CG,Zhao JH,Zhang QH,et al.Uniﬁed solu-tions for unsaturated soil shear strength and active earth pressure.GeoShanghai2010International Conference—Experimental and Applied Modeling of Unsaturated Soils (GSP202),Shanghai,China,2010(责任编辑:胡漫)。

基于CD三轴试验的非饱和黄土吸应力强度参数确定

基于CD三轴试验的非饱和黄土吸应力强度参数确定张新婷;李同录;邢鲜丽;李萍【摘要】非饱和土强度参数的确定是其能够用于工程实际的关键.目前公认的非饱和土强度理论有Bishop的单变量理论、Fredlund的双变量理论以及LuNing的吸应力强度理论.其中吸应力强度理论基于吸应力特征曲线,可直接由常规三轴试验得出,回避了测定基质吸力的问题,便于在工程实际中推广.本文通过不同含水率的三轴CD试验,测得陕西泾阳原状Q2(L5)黄土的有效强度参数.结果表明,该黄土不同含水率的有效内摩擦角基本接近;有效黏聚力随含水率的增大呈指数递减,当含水率超过塑限时,黏聚力趋于定值.根据有效黏聚力和吸应力的关系,可以获得吸应力和含水率的关系,即吸应力特征曲线,并通过拟合得出吸应力函数,以及非饱和土强度表达式.%The study on strength theory of unsaturated soil and the determination of related parameters are the core of the research in unsaturated soil mechanics.At present,Bishop's single-variable strength theory,Fredlund's double-variables strength theory,and Lu Ning's suction stress strength theory are generally accepted.Lu Ning introduced the concept of suction stress and the suction stress characteristic curve (the relationship between the suction stress and the volumetric water content).This theory avoids the determination of matric suction and it is convenient for widely promotion in engineering practice.This paper tests the effective strength parameters based on the conventional triaxial CD test with different water contents.Results show that the effective internal friction angles with different water contents are basically same.The effective cohesion increases with the water content.When the watercontent increases to the plastic water content,the cohesion reaches a constant value.According to the relationship between effective cohesion and the stress suction,suction stress characteristic curve can be obtained and then fit the stress suction function.The function can explain unsaturated strength combined with the effective internal friction angle and saturated effective cohesion.【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2017(025)001【总页数】7页(P36-42)【关键词】非饱和黄土;有效强度参数;吸应力;吸应力特征曲线【作者】张新婷;李同录;邢鲜丽;李萍【作者单位】长安大学,地质工程与测绘学院西安 710054;长安大学,地质工程与测绘学院西安 710054;中国地质调查局西安地质调查中心,国土资源部黄土地质灾害重点试验室西安 710054;太原理工大学矿业工程学院太原 030024;长安大学,地质工程与测绘学院西安 710054;中国地质调查局西安地质调查中心,国土资源部黄土地质灾害重点试验室西安 710054【正文语种】中文【中图分类】P642.3非饱和土理论是现代土力学的重要研究领域，其中强度理论是该领域研究的核心问题。

非饱和土三轴仪应用及展望

非饱和土三轴仪应用及展望孙广利;王祥虎【摘要】非饱和土三轴仪作为一种比较先进的土工试验仪器,在自动化程度等方面具有常规三轴仪无法比拟的优势.对非饱和土三轴仪在土工试验中的应用进行了综述,并对未来发展趋势进行了展望.【期刊名称】《四川建材》【年(卷),期】2018(044)002【总页数】2页(P82,84)【关键词】非饱和土三轴仪;非饱和土【作者】孙广利;王祥虎【作者单位】吉林建筑大学测绘与勘查工程学院,吉林长春 130021;吉林建筑大学测绘与勘查工程学院,吉林长春 130021【正文语种】中文【中图分类】TU430 前言非饱和土三轴仪与常规三轴仪相比具有多方面的优势。

在测量土样的轴向应变方面，常规三轴仪采用的是外部位移传感器，且采用了透水石、滤纸等，这些辅助设施在试验时都存在误差；非饱和土三轴仪具有常规三轴仪无法比拟的极高精确度；非饱和土三轴仪系统在控制方式及数据采集方面全部采用电脑自动控制，其主要组成部分包括B&W压力室、GDS压力/体积数字控制器、霍尔效应传感器三部分。

通过查阅国内外有关非饱和土三轴仪的相关文献，本文对非饱和土三轴仪在非饱和土方面的研究现状进行了综述，并对非饱和土三轴仪在土工试验中的应用及未来发展趋势进行了探讨。

1 基质吸力与c、φ的研究基质吸力是孔隙气压力与孔隙水压力的差值。

基质吸力、土的内摩擦角φ、粘聚力c是非饱和土力学性质的重要参数，它们之间存在相关联系，并相互影响。

在此方面，叶为民等(2006)对上海地区软土的强度特征进行了非饱和土的三轴剪切试验研究。

实验结果表明，在基质吸力很低的范围内，上海地区软土的强度与吸力大致呈线性增长的关系，同时，得到了非饱和土的抗剪强度参数c=10.6 kPa[1-2]。

黄润秋等(2007)提出了新的非饱和土强度公式τf=Cu+(σ+Uε)tanφ′,非饱和土三轴仪实验得出的结果与上述公式吻合较好[3]。

李顺群等(2009)结合非饱和土三轴实验得出三点结论：①在饱和度很高的条件下，非饱和土的吸力摩擦角比净应力摩擦角大；②在水封闭条件下，强度的增长与基质吸力的增加大致上呈线性关系；③从宏观破坏特点看，非饱和试样与饱和土试样的破坏面是不一致的，非饱和土的破坏发生在很明显的斜面上[4]。

基于GDS的非饱和土强度三轴试验研究

饱和土强度为岩土工程界所重视。而非饱和土的力学性能比饱
为孑隙气压力；ＬＬｕ为孑隙水压力；为与吸力（。有关的ｕ一ｕ）
摩擦角。中，是用来反映吸力对强度贡献的参数。其非饱和土
的抗剪强度由有效粘聚力Ｃ、法向应力（一）起的强度净引
２室内试验与结果分析
２１仪器设备．
０Ｂｓｏ公式的合理性曾为许多学者所接受，由于公式中ｏｉｐｈ但
参数取值的影响因数众多，且吸力的值也较难测定，因而限制
了在工程实践中的应用。
另一类是Ｆｅｌｄ于双应力状态变量建立的非饱和土抗ｒｕ基ｄｎ
剪切试验研究了某高心墙堆石坝填料的非饱和土三轴强度。
维普资讯
第３９卷第１４期
２００８年７月
人民长江
ＹａｇｚＲｉｅｎｔｅｖｒ
Ｖ０．９．．４１３Ｎｏ１

Ｊｌ，ｕｙ
２００８
文章编号：０１４７（０８１ —０７ —０１０ — １９２０）４００２
１．．
摘要：地球上大部分表层土都处于非饱和状态，岩土工程中经常会碰到非饱和土强度问题。由于吸力的影响，
非饱和土的力学性状与饱和土有着很大的差异。应用ＧＳ三轴仪来研究某高心墙堆石坝填料非饱和土的强Ｄ
度特征。结果表明：强度在低吸力范围内，其与吸力基本呈线性增长关系，验证了非饱和土的双变量强度理论

德国Wille非饱和土三轴仪说明

德国Wille-Geotechnik非饱和土三轴仪，可应用于非饱和土三轴仪试验。

非饱和土三轴仪用来模拟土壤在非饱和状态下，通过对基质吸力的控制，土壤三轴的应力状态。

介绍：
非饱和土三轴仪测试系统,可以在饱和条件或非饱和条件下,全自动进行标准三轴试验如UU，CU和CD试验,也可以全自动进行应力路径控制测试试验。

在不饱和条件下，非饱和土三轴仪系统提供了特殊的模块化系统,以适配不同的试样直径和不锈钢制三轴压力室,可选多种规格滤气性的多孔陶土板（1，3，5或15巴可选）。

1、可执行标准三轴试验（CD，CU，UU）
2、B值检测控制
3、应力路径三轴试验（测量p，q和s，t）
4、渗透率测试
5、各向同性和各向异性固结
6、闭环控制加载框架可高精度控制应变，应力和位置
7、GeoSYS软件，用户不仅可以应用标准的三轴试验，还可以完全自定义的实现程序，真
正实现自定义定制试验
8、K0固结试验
9、3种方法，精确测定土样体积变化：
通过测量土样径向变形计算体积变化
使用VPC压力/体积控制器更精确直接测量孔隙水和孔隙气体积变化
1.使用双压力室间接测量土样体积变化
系统参数：
产品应用：
✧模拟土壤在非饱和状态下，通过对基质吸力的控制，土壤三轴的应力状态的
非饱和土三轴试验
✧标准三轴试验
✧ B值检测
✧应力路径三轴试验
✧渗透测试
✧各向同性和各向异性固结
✧K0固结试验
通过选配不同的组件，还可以升级成：
空气扩散体积累加修正系统
弯曲元试验。

技术标书

7、提供网络文件系统和网络系统设置及维护；
8、提供安装MPI并行计算环境、浮点计算数学库及相关编译工具；
9、提供系统管理、系统使用培训，包括开关机系统、文件系统维护、文件系统结构、常规Linux 使用介绍。
10、能够对SciFEA软件的安装及使用培训提供实质性的帮助。
11、具有对整个计算系统提供整体实施及售后工作的能力。简化用户后续使用
压力分辨率1KPa，准确度0.15%FRO
体积分辨率0.001ml，准确度0.25%FRO
具有过载保护功能
内置传感器具有函数发生器，可自动标定，自动清零及除气功能
可RAMP设定多级水压施加目标值和渐变速率
传感器：
内置水下荷重传感器20KN、10KN，精度1N
50mm位移传感器，20bar孔隙压力传感器
5、轴向位移量：0~150mm位移传感器测量，精度误差0.2%F.S
6、水平剪切速度：0.03mm-8mm/min
7、水平位移量：0-150mm位移传感器测量，精度误差0.2%F.S
8、控制方式：应力应变控制
9、带有试验数据自动测量系统
1、岩石直剪仪垂直加载部 1套
2、岩石直剪仪水平加载系统1套
3、岩石直剪仪底座部件 1台
3、试样轴向变形量程：50mm；
4、试样径向体积量程：400cc；
5、测量精度：±1%；
6、控制精度：±2%；
7、电源：220V， 50 Hz，10A；
8、三个轴向分别施加不同大小的主应力；
9、水平面内两个主应力方向上应力和变形均呈对称分布；
10、能够适应加载过程立方体土样变形引起侧棱变位的变化
11、加载过程土样保持对称，在水平面上始终中心受荷。
1.三联高压固结仪

gds非饱和三轴仪操作流程

gds非饱和三轴仪操作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!GDS非饱和三轴仪的操作流程详解GDS非饱和三轴仪是一种先进的土工测试设备，主要用于研究和分析土壤的非饱和特性，如孔隙水压力、剪切强度等。

直剪试验和三轴压缩试验的原理和适用范围

直剪试验和三轴压缩试验的原理和适用范围直剪试验和三轴压缩试验是土力学中常用的试验方法，用于研究土壤的力学性质和变形特性。

下面将对其原理和适用范围进行详细介绍。

1.直剪试验原理：直剪试验是一种应变控制试验，通过施加一个固定的切向位移或者应变，来测量土样在剪切面上的剪切应力和剪切应变，从而研究土壤的强度特性。

直剪试验通常包括以下步骤：-制备土样：将土样切割成等尺寸的方块，确保剪切面的平整度。

-装置试验仪器：将土样固定在试验仪器上，形成一个剪切面。

常用的试验仪器有剪切强度计和扭转强度计。

-施加正常应力：通过施加垂直于剪切面的力，产生正常应力。

-施加剪切力：在固定的正常应力下，施加剪切力，测量土样上的剪切应力和应变。

-测量结果：通过测量土样上下表面的位移或者通过剪力计测量土样上的剪切力，计算得出土样的剪切强度和剪切模量。

直剪试验适用于粘性土、非饱和土和饱和土的强度特性研究。

由于土样在直剪试验中仅在一个平面内发生剪切，能够较好地模拟实际工程中的剪切破坏，因此直剪试验结果对于土体的抗剪强度计算具有较高的准确性。

直剪试验也广泛应用于土体的稳定性分析、地基基础设计和土体力学参数的确定。

2.三轴压缩试验原理：三轴压缩试验是一种应力控制试验，通过施加垂直于剪切面的等级应力，来测量土样在应力状态下的变形特性，从而研究土壤的压缩性和强度特性。

三轴压缩试验通常包括以下步骤：-制备土样：将土样制备成圆柱形的样品，确保样品的密实度和尺寸要求。

-装置试验仪器：将土样固定在试验仪器的压力室内，形成三轴约束。

试验仪器包括压力室、配重器、应变测量仪器等。

-施加轴向正应力：通过油动机或液压系统施加垂直于土样的轴向正应力。

-施加剪切应力：在固定的轴向正应力下，通过施加剪切力，测量土样的剪切应力和应变。

-测量结果：通过测量土样的径向和轴向变形以及剪切应力，计算得到土样的压缩指数、剪切强度和固结特性等。

三轴压缩试验适用于饱和土、非饱和土和粘性土的研究。

非饱和土的三轴拉伸试验研究

试样的要求进行。本次试验试样控制含水率为１．％，度为在结果整理时会有所不同。①三轴拉伸和三轴压缩的大主应力９７密
周围压力为０的即为单轴拉伸试验，其余均为三轴拉伸试验。
底座加４０ｋａ以上的反压进行饱和，０Ｐ加压持续１ｈ以上。然后
试验时，首先将装有进气值大于１０ｋａ陶土板的压力室缩和三轴拉伸的大、主应力方向发生转向。０Ｐ小 ②三轴拉伸时，由进行制样，待试样制好后，放空压力室的水，闭孔隙水压力传因此真正参与拉伸试验的试样是上、关下大头针之间的试样．，计算感器后的阀门，用湿布擦去陶土板表面的明水，迅速将制好的试拉伸应变时以上、下大头针之间的试样高度计算拉伸应变。③
维普资讯
第２８卷第ｌ０期２００６年ｌ０月
人
民
黄
河
Ｖｏ．８．．０１２Ｎｏ１
Ｏｃ．，０６ｔ２０
ＹＥＬＬ０ＷＲＩＶＥＲ
【利水电工程】水
非饱和土的三轴拉伸试验研究
张少宏，亚生，骆郭敏霞
样放在陶土板上。接着将试样用大头针固定在底座上，并将试
拉伸试验时，当试样出现缩颈现象后，试样会很快发生破坏，因
样套上橡皮膜，然后用大头针将试样与试样帽固定连结。最后此在计算三轴拉伸应力时，不考虑试样缩颈后的面积变化，仍用安装好压力室，并将压力室充满水，然后测记初始孔隙水压力的试样的原始面积进行计算。
土的抗拉强度和拉伸极限应变是分析和判断土坝、堤、土道路及其他有较高抗裂要求的建筑物是否会发生裂缝的重要指标。土的抗拉伸能力相对较弱，一般情况下，以忽略不计，可

GDS三轴操作规程

非饱和土三轴仪器设备操作规程型号：HKUST 生产制造厂商：英国GDS一、仪器设备使用条件1．常温度室内环境；2．周围不可以有强烈震动；3．周围无刺激气味；4．安装及周围距离要求大于1米；5．电压220V制定人（签字）：审核人（签字）：二、仪器设备操作主要性能、主要技术参数；最大力：7kN最大围压：2Mpa最大位移：50mm最大气压：1Mpa最大试样直径：50mm设备操作步骤非饱和三轴试验主要用于研究非饱和土的力学特性。

非饱和试验中通常需要独立控制4个应力：孔隙水压、孔隙气压、围压和轴压，所以非饱和试验又称为4D应力路径试验。

非饱和三轴试验包括三个试验过程：等吸力平衡、等吸力固结和剪切。

（1）等吸力平衡等吸力平衡即通过控制基质吸力，让试样的含水率等于目标含水率。

为了保证试样与轴向力传感器始终接触，轴压一般大于围压约5kPa左右。

为了试样橡皮膜不发生膨胀，围压比孔隙气压大20kPa，所以非饱和试验中轴压>围压>孔隙气压>孔隙水压。

当反压体积基本不变后说明该过程已经完成。

等吸力平衡（2）等吸力固结等吸力固结时保持孔隙水压和孔隙气压不变，增大围压和轴压对试样施加固结应力。

（3）剪切剪切有应力控制和应变控制两张类型可供选择。

应力控制是保持孔隙水压、孔隙气压和围压不变，以一定的速率增大轴向应力剪切试样；应变控制是孔隙水压、孔隙气压和围压不变，以一定的应变速率剪切试样。

通常情况下采用应变控制。

制定人（签字）：审核人（签字）：三、仪器设备维护保养1．构造和主要技术要求；最大力7KN，最大围压2MPa，最大孔隙气压1Mpa，控制器需要使用纯净水不能使用自来水；定期通电运行。

保持室内清洁干燥。

2．主要运行部位的运行参数和调整范围，如温度、速度、精度、整定值等；无特别要求。

3．常见故障及排除方法；有故障时邀请厂方来解决。

制定人（签字）：审核人（签字）：四、仪器设备检修1．检修周期：使用前检查；每学期检查一次；2．检修项目、内容：主要功能检查；3．检修质量标准，满足使用要求。

一种非饱和土多功能三轴仪及其制样装置[实用新型专利]

专利名称：一种非饱和土多功能三轴仪及其制样装置
专利类型：实用新型专利
发明人：陈正汉,孙树国,朱元青,秦建香,刘保健,郭耀堂,方祥位
申请号：CN201821773008.1
申请日：20181030
公开号：CN209387368U
公开日：
20190913
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种非饱和土多功能三轴仪及其制样装置，包括：台架与压力室、精密体变量测装置、轴向加载活塞和轴向荷载活塞传感器及位移传感器、轴向荷载与轴向变形速率控制/数据采集处理系统、水‑气‑电路控制柜、供水装置、微机。

本实用新型可以方便地施加/控制吸力；既能控制应变速率为常数，又能控制偏应力为常数；能在一定应力状态下给试样浸水；在湿胀/湿陷/湿化变形稳定后，通过施加吸力排水减湿，研究在三轴应力条件下干湿循环对土的力学特性的影响；采用微型传感器量测孔隙气压力，可做不排水不排气三轴剪切试验并精确量测孔隙气压力；体变量测精度高，误差小；制样简便，快捷，可准确控制试样的干密度，提高了制样效率和水平。

申请人：陈正汉
地址：400010 重庆市渝中区长江二路174号
国籍：CN
代理机构：重庆市信立达专利代理事务所(普通合伙)
代理人：包晓静
更多信息请下载全文后查看。

非饱和土三轴仪原理

非饱和土三轴仪原理
嘿，朋友们！今天咱就来好好唠唠非饱和土三轴仪的原理！你知道吗，这玩意儿就好比是一个超级侦探，能把土的秘密给一点点挖掘出来！
想象一下啊，那个土就像是一个调皮的小孩子，有着各种让人捉摸不透的小性子。

而非饱和土三轴仪呢，就是能把这个调皮小孩管得服服帖帖的厉害角色！它可以模拟各种不同的压力和环境，就像给土来了一场超级真实的大冒险！
比如说在工程建设中，我们需要知道土在不同条件下的表现，这时候非饱和土三轴仪就派上大用场啦！它能测出土的强度、变形特性等等重要信息。

这就好像我们要了解一个人的脾气秉性，才能更好地和他相处嘛！
“哎呀，这非饱和土三轴仪咋这么神奇呢？”有人可能会这么问。

嘿嘿，那是因为它有一套厉害的“招数”呀！它通过施加轴向压力、围压和孔隙水压力等等，就像给土施加了一套组合拳，让土不得不“乖乖就范”，把自己的秘密都暴露出来。

再打个比方，这非饱和土三轴仪就像是一个技艺高超的厨师，能把土这道“大菜”烹饪出各种不同的味道和口感。

而我们这些搞工程的、研究土的人，就是要品尝这道菜的人，通过三轴仪的结果来做出正确的判断和决策。

在实际操作中，研究人员们可是对它特别上心呢！他们精心地调整各种参数，就像对待宝贝一样对待它。

“嘿，这边压力再大点儿！”“哎呀，那个数据记下来没？”大家忙得不亦乐乎。

总之啊，非饱和土三轴仪就是我们了解土的得力助手，没有它可不行！它的原理虽然有点复杂，但只要我们认真去学，就一定能掌握！所以，大家不要害怕，勇敢地去探索这个神奇的小世界吧！
我的观点结论就是：非饱和土三轴仪是非常重要且不可或缺的，它对于我们研究和利用土有着至关重要的作用，值得我们深入学习和好好运用它！。