土力学三轴试验
土力学实验三轴剪切实验
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3.记录与计算:
4.讨论
意义:①根据实际的工程需要选择合适的试验方 法,提供合理的强度指标。②为有限元等数值分 析提供所需的参数 三轴试验与直剪试验的比较
优点: ①可测孔隙水压力,反映有效应力原理 ②可测体积变化,反映剪胀剪缩;算出较为真实的受力面积 ③全面反映抗剪强度情况,破坏面为最薄弱面 ④可整理出应力应变关系的本构参数,应用于数值计算 缺点:记录和整理数据繁琐
实验四 三轴剪切试验
1.试验目的、原理及意验的特点,增加感性认识,学会整理三轴试验 数据,并求出砂土的固结排水剪强度指标 Cd d Ccu cu Cu u
试验原理:采用3~4个圆柱形试样,分别在不同的恒定周围压力 (即小主应 3力 )下,施加轴向压力[即产生主应力1差 3 ],进行 剪切直至破坏;然后根据摩尔-库伦理论求得抗剪强度参数。
土力学三轴试验
![土力学三轴试验](https://img.taocdn.com/s3/m/c7223ad971fe910ef12df8a3.png)
土力学三轴试验土力学三轴试验三轴试验中土的剪切性状分析摘要:按剪切前的固结状态和剪切时的排水条件分为三种:不固结不排水剪,固结不排水剪,固结排水抗剪。
文中将讨论正常固结饱和黏性土在剪切时将具有不同的强度特性。
关键词:不固结不排水抗剪强度,固结不排水抗剪强度,固结排水抗剪强度作者简介:Triaxial shear Characters of Middle-earthLI Jia-chun(shanghai University,department of civil engineering,08124240)Abstract: Consolidation by the state before shear and shear when the drainage is divided into three types: non-consolidated undrained shear, consolidation undrained shear, consolidated drained shear. This article will discuss the normally consolidated saturated clay in the shear strength will have different characteristics.Key words: non-consolidated undrained shear, consolidation undrained shear, consolidated drained shear.0 引言广义黏性土包括粉土,黏性土。
黏性土的抗剪强度远比无粘性土复杂。
要准确掌握原状土的强度特性,也就非常困难。
对土的强度研究,大多数用均匀的重塑土。
原状土和重塑土之间在结构上和应力历史存在重大差异,且原状土的取样扰动对其实际强度也有较大影响。
按剪切前的固结状态和剪切时的排水条件分为三种:不固结不排水剪,固结不排水剪,固结排水抗剪。
土力学三轴压缩实验数据
![土力学三轴压缩实验数据](https://img.taocdn.com/s3/m/745a9af4f90f76c661371a93.png)
121.4
171.6
8.0
88.7
126.3
176.2
9.0
92.8
130.2
182.3
9.5
93.5
132.6
184.4
10.0
94.6
134.8
186.5
10.5
95.2
136.2
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189.3
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139.7
190.5
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191.4
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193.2
14.5
97
141.8
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96
141.9
191.1
16.0
95.7
140.5
190.4
16.5
94.3
140.1
一、试样状态记录表
序号
试样面积
(cm2)
试样高度
(cm)
试样质量
(g)
试样密度
(g/cm3)
含水率
(%)
干密度
(g/cm3)
1
12
8.00
186
25.1
2
12
8.00
186.5
25.1
3
12
8.00
土的三轴剪切试验
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实验五 土的三轴剪切试验学 时:2学时实验性质:综合型实验一、目的要求:土的三轴剪切试验是综合性试验,通过对试验的设计,能获得在不同的排水条件下土的应力与应变的关系和强度参数。
通过试验加深对土力学基本理论的理解,培养学生的动手能力和创新能力。
掌握土的三轴剪切试验基本原理和试验方法,了解试验的仪器设备,熟悉试验的操作步骤,掌握三轴剪切试验成果的整理方法,根据试验成果绘制应力与应变的关系曲线,计算土的内聚力和摩擦角。
二、试验原理:一般认为,土体的破坏条件用莫尔-库仑(Mohr-Coulomb )破坏准则:土体在各向主应力作用下,作用在某一应力面上的剪应力τ与法向应力σ之比达到某一比值,土体将沿该面发生剪切破坏。
莫尔-库仑破坏准则的表达式为:φσσφσσsin 2cos 23131++=-C 。
1σ大主应力,3σ小主应力,C 土的粘聚力,φ土的内摩擦角。
三轴剪切试验就是根据莫尔-库仑破坏准则测定土的强度参数粘聚力c 和内摩擦角φ。
三、试验方法:根据加载类型的不同,三轴剪切试验又可分为三种试验方法:不固结不排水剪(UU);固结不排水剪(CU);固结排水剪(CU)。
四、仪器设备:1.应变控制式三轴仪(图5. 1—1):由压力室、轴向加压设备、周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测系统、轴向变形和体积变化量测系统组成。
2.附属设备:包括击样器、饱和器、切土器、原状土分样器、切土盘、承膜筒和对开圆膜,应符合下图要求:1)击样器(图5. 1-2),饱和器(图5. 1-3)。
2)切土盘、切土器和原状土分样器(图5. 1-4)。
3)承膜筒及对开圆模(图5. 1—5及图5. 1—6)。
3.天平:称量200g ,最小分度值0. 0lg ;称量1000g ,最小分度值0. 1g 。
4.橡皮膜:应具有弹性的乳胶膜,对直径39. 1和61. 8mm 的试样;厚度以0. 1~0. 2mm 为宜,对直径101mm 的试样,厚度以0. 2~0. 3为宜。
土力学三轴剪切实验的误差分析
![土力学三轴剪切实验的误差分析](https://img.taocdn.com/s3/m/529ef12a30126edb6f1aff00bed5b9f3f90f72ff.png)
土力学三轴剪切实验的误差分析
(1)仪器误差
由于测量工具、设备、仪器结构上的不完善,电路的安装、布置、调整不得实验分析仪器实验,当仪器刻度不准确或刻度的零点发生变动,样品不符合要求等原因引起的误差。
(2)人为误差
指试验检测操作人员感官的最小分辨力和某些固有习惯引起的误差。
例如,由于观察者的最小分辨力不同,在测量数值的估读或与界面的接触程度上,不同观测者就有不同的判断误差。
有的试验检测人员的固有习惯,如在读取仪表读数时总是把头偏向一边,也可能会引起误差。
(3)外界误差
外界误差也称环境误差,是由于测试环境,如温度、湿度等的影响而造成的误差。
(4)方法误差
由于测试者未按规定的方法进行试验检测,或测量方法的理论依据有缺点,或引用了近似的公式,或试验条件达不到理论公式所规定的要求等造成的误差。
(5)试剂误差
在材料的成分分析及某些性质的测定中,有时要用一些试剂,当试剂中含有被测成分或含有干扰杂质时,也会引起测试误差,这种误差称为试剂误差。
一般来说,系统误差的出现是有规律的,其产生原因往往是可知或可掌握的,只要仔细观察和研究各种系统误差的具体来源,就可设法消除或降低其影响。
(6)随机误差原因分析
随机误差往往是由不能预料、不能控制的原因造成的。
例如试验检测人员对仪器最小分度值的估读很难每次严格相同;测量仪器的某些活动部件所指示的测量结果在重复测量时很难每次完全相同,尤其是使用年久或质量较差的仪器设备时更为明显。
三轴压缩试验土力学地基基础
![三轴压缩试验土力学地基基础](https://img.taocdn.com/s3/m/7653ddcab9f3f90f76c61b77.png)
无粘性土的极限平衡条件
σ 1= σቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3tg2(45+φ /2) σ 3= σ 1tg2(45-φ /2)
土力学地基基础
讨论:破坏面=最大主应力面???
承 基础下的地基土体产生整体滑动或因局部剪切破坏而导致 载 过大的地基变形甚至倾覆。
力 问 题 ( 图 1 )
土力学地基基础
2000年西藏易贡巨型滑坡
土力学地基基础
第六章 土的抗剪强度和地基承载力
土体抵抗剪切破坏的极限能力 §6.1 土的抗剪强度和极限平衡条件
变形破坏 位移、不均匀沉降等超过规定限值
地基破坏 强度破坏 地基整体或局部滑移、土工构筑 物失稳 土体强度破坏的机理: 在外荷载作用下,土体中将产生剪应力和剪切变 形,当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗 剪强度时,土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动, 该点便发生剪切破坏。
土力学地基基础
第六章 土的抗剪强度和地基承载力
τ
f c tg
D A B τ=τf 极限平衡条件 莫尔-库仑破坏准 则
O
σ
剪切破坏面
极限应力圆 破坏应力圆
土力学地基基础
第六章 土的抗剪强度和地基承载力
粘性土的极限平衡条件
土力学地基基础
三轴压缩试验
固结排水试验(CD试验) cu 、u 1 打开排水阀门,施加围压后充分固结,超
土力学地基基础
第六章 土的抗剪强度和地基承载力
三、莫尔-库仑强度理论
土力学三轴压缩试验资料
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(4)重复以上步骤。用同一种土样的若干个 试件(三个以上)按以上所述方法分别进行试验, 每个试件施加不同的周围压力σ3 ,可分别得出剪 切破坏时的大主应力σ1 ,将这些结果绘成一组极 限应力圆,如图3—9c中的圆I、Ⅱ和Ⅲ。由于这 些试件都剪切至破坏,根据莫尔—库伦理论,作 一组极限应力圆的公共切线,即为土的抗剪强度 包线(图3—9c),通常可近似取为一条直线,该直 线与横座标的夹角即土的内摩擦角φ,直线与纵 坐标的截距即为土的粘聚力c
常规的三轴压缩试验是取3-4个圆柱体试样, 分别在其四周施加不同的恒定周围压力,随后逐 渐增加轴向压力,直至破坏为止。根据破坏时的 大主应力与小主应力分别绘制莫尔圆,莫尔圆的 切线就是剪应力与法向应力的关系曲线,通常近 似的以直线表示,其倾角为φ,在纵轴上的截距 为c。
二、试地基强度和稳定 使用的土的强度指标内摩擦角φ和内聚力c。
缺点:
①剪切破坏面人为的固定为 上下盒之间的水平面,不符 合实际情况。 ②试验中不能严格控制排水 条件,不能量测土样的孔隙 水压力。
目前,较为完善的一种方法是三轴压缩试验。
三轴压缩试验优点: ①试验中能严格控制试样排水条件, 受力状态明确。 3 ②试验中可以控制大小主应力,剪 切面不固定,能准确地测定土的孔 3 隙压力和体积变化。
六、绘图
根据试验结果绘制莫尔应力圆,抗剪强度包线,查 出相应的C和φ值
300
τ(KPa)
200
100
0 0 100 200 300 400 500 600
σ (KPa)
七、思考题
1、如何测定土样的饱和度?
2、三种测定方法分别适用在什么情况下?
3、试讨论一下常规三轴试验的不足之处。
△ 3
3
土的三轴压缩实验报告
![土的三轴压缩实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/6e6c45aedbef5ef7ba0d4a7302768e9951e76e8d.png)
土的三轴压缩实验报告引言土的三轴压缩实验是土力学研究中的基础实验之一,通过对土样进行不同加载条件下的三轴试验,可以获得土体的力学性质参数,为土的工程应用提供依据。
本实验报告将详细介绍实验的目的、原理、方法、结果和结论。
实验目的1.了解土的三轴压缩实验的基本原理和方法;2.熟悉土的应力-应变关系;3.研究土的随应力变化的变形特性。
实验原理1. 应力与应变在土体内部,受到的外力作用会导致土体发生应力和应变。
应力是单位面积上的力,一般用σ表示,单位为kPa。
应变是土体体积、形状或者密实程度的变化,一般用ε表示,没有单位。
2. 应力路径应力路径是指在三轴试验中,施加应力的变化轨迹。
常见的应力路径有p-q路径、p’-q路径等。
不同的应力路径会导致土体的变形特性产生差异。
3. 应力状态与强度土体在不同的应力状态下,会表现出不同的强度特性。
常见的土体强度参数有极限强度和摩擦角等。
4. 孔隙水压力土体中的水分存在于孔隙中,当施加外部应力时,孔隙水会受到压缩。
孔隙水压力能够影响土体的强度和变形性质。
实验方法1. 样品制备根据实验要求,制备土样。
首先将土样清洗干净,去除其中的杂质。
然后根据实验需要确定土样的尺寸和形状,并按照相应的规定进行模具的设计和制作。
最后将土样放入模具中。
2. 实验仪器设备准备准备好三轴试验的仪器设备,包括三轴仪、荷载框架、应变计、应力传感器等。
3. 实验流程1.将土样装在三轴仪中,并施加初次重量以使土样与模具底部接触;2.根据实验要求设定应力路径和加载方式,调整荷载框架,施加有效应力和孔水压力;3.记录试验过程中的应力和应变数据,并随时监测土样的变形情况;4.根据实验要求,不断调整应力路径,使土样遵循预设的应力路径;5.继续记录应力和应变数据,直至达到预设的终止条件。
4. 实验数据处理根据实验记录的应力和应变数据,计算得到土样的应力-应变曲线和其他相关参数。
进行数据分析,得出实验结果。
结果与分析经过实验测定,得到了土样在不同应力条件下的应变数据。
三轴试验应力123大小关系
![三轴试验应力123大小关系](https://img.taocdn.com/s3/m/7d0ee6fbc67da26925c52cc58bd63186bdeb925f.png)
三轴试验应力123大小关系
摘要:
1.三轴试验简介
2.应力大小关系概述
3.试验中应力123 的具体表现
4.应力123 对三轴试验的影响
5.结论
正文:
三轴试验是土力学中常用的一种试验方法,通过模拟土体中的应力状态,研究土体的力学性质。
其中,应力是影响三轴试验结果的重要因素之一。
在三轴试验中,应力的大小关系对于试验结果具有决定性的影响。
一般来说,应力123 的大小关系可以通过应力路径来确定。
应力路径是指土体在受到不同应力作用下的应力变化过程。
在三轴试验中,应力123 的大小关系可以通过应力路径的起点、终点以及路径上的应力变化情况来确定。
在试验过程中,应力123 的具体表现会根据不同的应力路径和试验条件而有所不同。
通常情况下,应力123 的大小关系可以通过应力计来测量。
应力计是一种用于测量土体中应力的仪器,可以通过应力计的读数来了解应力123 的大小关系。
应力123 对三轴试验的影响主要表现在试验结果的准确性和可靠性方面。
如果应力123 的大小关系不正确,将会导致试验结果的偏差,从而影响试验的准确性和可靠性。
综上所述,应力123 的大小关系对于三轴试验的结果具有重要的影响。
直剪试验和三轴剪切试验对比分析
![直剪试验和三轴剪切试验对比分析](https://img.taocdn.com/s3/m/4caee32d1fd9ad51f01dc281e53a580216fc50b2.png)
直剪试验和三轴剪切试验对比分析直剪试验(also known as the shear test)和三轴剪切试验(also known as the triaxial shear test)是土力学领域常用的试验方法,用于确定土壤的剪切强度参数和剪切应力-应变关系。
虽然这两种试验方法都是用于研究土壤的剪切性能,但它们在试验原理、试验设备、试验变量和试验结果方面存在一些不同之处。
下面将针对这些方面进行比较分析。
在试验原理方面,直剪试验是通过施加垂直于土体剪切平面的应力来实现的。
试样以垂直于剪切平面的方向应用剪切力,应变量通常是剪切位移,试验过程直观简单。
而三轴剪切试验则是通过施加三个相互垂直的应力来进行的。
试样在垂直剪切平面上施加垂直于该平面的应力,应变通常位移是沿三个方向的应变量。
这两种试验的原理差异使得它们在不同的试验条件下分析土壤剪切行为提供了不同的途径。
在试验设备方面,直剪试验设备相对简单,通常由剪切装置、变形计和荷载平台组成。
而三轴剪切试验设备则较为复杂,试验框架、油压装置和压力孔等组成。
三轴试验中的油压装置可以提供不同应力状态下的试验条件,更加灵活和全面。
但同时也需要更高的试验设备和成本。
在试验变量方面,直剪试验主要考虑的是土体的剪切强度参数,如极限剪切强度和剪切模量等。
而三轴剪切试验则可以研究土体的剪切强度参数,同时还可以获得土体的应力-应变关系。
三轴剪切试验可以模拟不同应力路径下的剪切行为,更全面地研究土体的力学性质。
在试验结果方面,直剪试验结果比较直观,可以获得土壤的抗剪强度和摩擦角等重要参数。
而三轴剪切试验结果可以获得土壤的强度参数,并可以绘制应力-应变曲线以研究土壤的应变特性。
三轴试验给予的应力状态,用于土体工程力学中的现象和问题更丰富和准确。
综上所述,直剪试验和三轴剪切试验在试验原理、试验设备、试验变量和试验结果等方面存在一定的差异。
选择合适的试验方法取决于所研究的土壤的力学性质以及实际应用的需要。
三轴试验报告
![三轴试验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/e1dc393902d8ce2f0066f5335a8102d276a261c1.png)
三轴试验报告引言:三轴试验是一种常用的地质力学试验方法,通过对土壤样品的加载和变形进行观测和分析,以了解土壤力学性质和工程行为。
本报告旨在分析和总结三轴试验的实验结果,并对土壤的力学特性进行评估和解释。
一、实验目的三轴试验旨在研究土壤在不同应力状态下的力学特性,包括抗剪强度、应力应变关系和变形特性等。
通过本次实验,我们希望了解土壤的抗剪强度、塑性和压缩特性。
二、实验装置和方法本次试验使用了常规的三轴试验装置,包括试验设备、介质装置和传感器等。
试验过程中,首先根据土壤的物理性质选取了适当的试样,并将其制备成规定的尺寸和密度。
然后,我们在试样上施加一定的垂直荷载,并通过三轴装置施加一定的径向和切向应力。
在试验过程中,我们根据实验要求逐步增加荷载,直至试样破坏。
三、实验结果分析根据试验数据和实验结果,我们得出以下结论:1. 抗剪强度:通过三轴试验获得了土壤的抗剪强度参数,包括摩擦角和内聚力。
实验结果表明,土壤的抗剪强度与应力状态、密实度和颗粒特性有关。
高密度和尺寸较大的颗粒通常表现出较好的抗剪强度。
2. 应力应变关系:三轴试验结果还提供了土壤的应力应变关系,其中包括应力路径、应变曲线和模量等。
试验结果显示,土壤的应变特性在不同应力状态下表现出不同的非线性和弹塑性行为。
3. 变形特性:通过三轴试验,我们还能得到土壤的变形特性,如压缩系数、剪胀性和渗透系数等。
实验结果表明,土壤在受到应力加载时会出现不同程度的压缩变形和剪切变形。
四、实验误差和改进在本次实验中,我们认识到存在一些实验误差和不足之处。
其中包括采样过程中的干扰、试样制备的不均匀性以及实验过程中的操控误差等。
为了提高实验结果的准确性和可靠性,我们可以采取以下改进措施:加强对土样的采集和处理、优化试样的制备过程、加强实验操作的规范和标准化、提高仪器设备的精度和稳定性等。
五、实验应用和意义三轴试验在工程领域中具有重要的应用价值和深远的意义。
通过对土壤力学性质的研究和评估,可以为岩土工程设计和施工提供基础数据和依据。
关于三轴试验的概念
![关于三轴试验的概念](https://img.taocdn.com/s3/m/2dcd87ed09a1284ac850ad02de80d4d8d15a0115.png)
关于三轴试验的概念
三轴试验(Triaxial test)或三轴剪切试验(Triaxial shear test),是土力学中现有决定剪应力强度参数最可靠的方法之一。
它在例行性试验或研究中广泛为使用。
在此试验中,一般所之土壤试体直径约1.4英寸(36毫米),长度为3英寸(76毫米)。
用薄橡皮膜包裹之试体放在一装有水或甘油之圆塑胶容器内。
经由容器内液体之压缩对试体施加围压。
要造成试体受剪破坏,我们必须透过一垂直之加载活塞来施加轴向应力。
黏土之压密-排水试验需要相当长的时间。
为此,可以为这些土壤做压密-不排水附带孔隙水压量测之试验来得到排水剪力强度参数。
因为在施加轴差应力时不准许试体排水,所以试验可以快速进行。
在不压密-不排水试验中,土壤试体在受围压时不准许排水。
试体在不排水的情况下以施加轴差应力来达到剪力破坏。
因为试体在任何一阶段都不排水,试验可以很快的施做完成。
因为施加围压土壤试体中之孔隙水压会增高到u c。
在施加轴差应力孔隙水压会进一步的增高。
三轴试样饱和方法-概述说明以及解释
![三轴试样饱和方法-概述说明以及解释](https://img.taocdn.com/s3/m/47d9c3f7970590c69ec3d5bbfd0a79563d1ed46f.png)
三轴试样饱和方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:三轴试样饱和方法是土壤力学试验中的一种重要试验方法,用于确定土壤的饱和度和饱和水平。
该方法通过将土样置于三轴试样仪中,施加一定的压力和水压,使土样达到饱和状态,从而进行后续的力学性质测试。
三轴试样饱和方法在土工领域具有广泛的应用,可以有效地研究土壤的变形、强度和渗透性等性质。
本文将介绍三轴试样饱和方法的步骤、优缺点及其在实际工程中的应用前景。
通过深入了解三轴试样饱和方法,有助于提高对土壤力学性质的认识,为工程实践提供参考。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分中,将介绍本文研究的背景和意义,并概述三轴试样饱和方法的相关内容。
在正文部分,将详细介绍三轴试样饱和方法的概述、步骤以及优缺点。
在结论部分,将总结本文的研究成果,展望三轴试样饱和方法的应用前景,并提出结论。
整个文章结构严谨、逻辑清晰,旨在深入探讨三轴试样饱和方法,为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
1.3 目的本文旨在系统介绍三轴试验中的饱和方法,包括其概述、步骤、以及优缺点。
通过对三轴试样饱和方法的详细讨论,希望能够深入探讨该方法在地质工程领域的应用与价值。
同时,本文还将对当前三轴试样饱和方法存在的问题进行分析,提出可能的改进方向,以期为相关领域的研究和实践提供参考和启发。
通过对三轴试样饱和方法进行全面的梳理和总结,探讨其在地质工程领域的潜在作用和发展前景,从而为相关研究人员和工程师提供有益的参考和指导。
2.正文2.1 三轴试样饱和方法概述三轴试样饱和方法是土壤力学试验中常用的一种方法,用于确定土壤的饱和状态下的力学性质。
在试验中,通过对土样施加正交向的三轴应力,使土样达到饱和状态,从而可以研究土样在饱和状态下的强度、变形等性质。
三轴试样饱和方法通常包括以下步骤:首先将土样置于试验装置中,施加轴向应力和侧向应力,然后通过灌水或施加背压的方式使土样逐渐饱和,最终进行试验数据采集和分析。
如何做好三轴试验(一)土样制备和安装
![如何做好三轴试验(一)土样制备和安装](https://img.taocdn.com/s3/m/049018fc5ebfc77da26925c52cc58bd6318693eb.png)
如何做好三轴试验(一)土样制备和安装如何做好三轴试验(一)土样的制备和安装三轴试验能够根据工程实际,控制试样的排水、测定孔隙水压力,成为工程勘察中的重要技术手段。
三轴试验已成一项常规试验项目,提供土的强度指标,并向其它测试指标延伸。
其间,有相当多的试验人员在实践中遇到的问题是,操作过程费工耗时,合格率低。
三轴试验费工耗时是显而易见的。
全自动三轴基于三轴压缩试验理论基础而研发的,它集机械、电子、自动化、传感器技术于一体。
在硬件上主要由三轴荷载架及围压/反压控制器组成,其所配套的系统软件可提供试验设置、系统控制、数据采集以及数据处理等功能,交互性能良好,该产品在原有三轴仪的基础上改进其控制系统,采用全电路设计,试验过程无需人工干预,提高试验效率。
全自动三轴仪可以24小时连续运转外,规范的试验程序可压缩的效率有限;合格率则包含两重含意,一是成果中至少有3个应力圆有共同的包线,或与包线接近,二是测得的强度指标与土的性状相一致。
经验告诉我们,选好土样、规范操作,是解决问题的有效办法。
一.土样——从选样制备到饱和安装根据土力学理论,土的强度指标不仅取决于它的固结密度、排水条件、应力历史,也和试验参数有关。
首先就来分析与取土、制样工序相关的要求,中心是减少对原状土的结构扰动。
1.粘性土的状态是以塑性表述。
它综合反映了土的粒度、湿度和在一定应力条件下固结形成的密度。
沉积土多成层状、各向异性。
因此应从多方面鉴别土样的原状性。
在制样时既要选择塑性相同,也要关注土的纵向剖面,使选取的试样层状结构一致;砂土因无法钻取原状结构不被扰动的样,制备试样的方法是取扰动的砂样,按初始孔隙比(或初始干密度)的控制要求,在成模筒内击实制作。
2.试样的大小是由土中大颗粒决定。
对于粗颗粒土或夹有粗颗粒的粘性土,尤其要注意选择。
按照三轴仪的标准,试样有大、中、小之分,试样高度为直径的2~2.5倍。
大试样允许大颗粒为直径的20 mm,中、小试样则为6.2mm、3.9mm。
三轴试验应力应变曲线
![三轴试验应力应变曲线](https://img.taocdn.com/s3/m/ba3aacda80c758f5f61fb7360b4c2e3f5627254e.png)
三轴试验应力应变曲线
三轴试验是一种土力学试验方法,主要用于研究土体在三个不同
方向的应力状态下的力学性质。
根据三轴试验的结果,可以得出土体
的应力应变曲线。
土体在三轴试验中受到三个正交方向的应力作用,其中一个是垂
直于一个平面的应力(称为主应力)、另外两个则相等且垂直于该平
面的应力(称为次应力)。
主应力的变化导致了土体内部的应变变化,这种变化可以用应力应变曲线来表示。
三轴试验应力应变曲线分为三个阶段:
1. 初期线性阶段:在低应力水平下,土体内部的颗粒间相互作
用较小,土体呈现较大的弹性变形,其应力应变关系为线性关系。
2. 限制应变阶段:土体开始发生塑性变形,应变逐渐增加而应
力基本不变。
此时土体内部出现了裂隙,土体的抗剪强度明显下降。
3. 稳定应变阶段:应变增大,应力也随之增大。
在此阶段,土
体的裂隙处于稳定状态,土体的稳定性得到保持。
三轴试验应力应变曲线描述了土体在三轴试验过程中的应力应变
变化规律,对于进行土体力学分析和设计具有重要的参考价值。
标准应力路径静三轴试验
![标准应力路径静三轴试验](https://img.taocdn.com/s3/m/0797433203768e9951e79b89680203d8ce2f6a8a.png)
标准应力路径静三轴试验
标准应力路径静三轴试验是土力学中常用的一种试验方法,用于研究土壤在不同应力水平下的力学性质和变形特性。
该试验通过施加三个相互垂直的均布应力来模拟实际工程中土壤受到的复杂应力状态。
标准应力路径静三轴试验常用于研究土壤的强度特性、孔隙水压力的变化规律以及土壤的变形特征等。
在试验中,首先确定所要研究的土壤样品的特性参数,然后按照预定的载荷路径施加应力,观测土壤的应力应变变化,最终得出相关的试验结果。
标准应力路径静三轴试验通常使用专用的试验设备,包括垂直荷载、水平荷载以及测量设备等。
试验样品通常采用圆柱形,通过在试验过程中施加不同大小的荷载来模拟实际工程中的应力状态。
标准应力路径静三轴试验的结果可以用于工程设计和土壤力学理论研究等领域,帮助工程师和研究人员更好地理解土壤的力学性质,从而指导实际工程的设计和施工。
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](https://img.taocdn.com/s3/m/ccece8903086bceb19e8b8f67c1cfad6195fe921.png)
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。
三轴实验报告
![三轴实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/70bc1a954a7302768e9939e6.png)
三轴试验报告课程高等土力学授课老师冷伍明等指导老师彭老师学生姓名刘玮学号 114811134 专业隧道工程目录1.试验目的 (1)2.仪器设备 (1)3.试样制备步骤 (1)4.试样的安装和固结 (2)5.数据处理(邓肯—张模型8大参数的确定) (2)6.注意事项 (9)7.总结 (10)1.试验目的(1).三轴压缩试验室测定图的抗剪强度的一种方法,它通过用3~4个圆柱形试样,分别在不同的恒定周围压力下,施加轴向压力,进行剪切直至破坏;然后根据摩尔-强度理论,求得土的抗剪强度参数;同时还可求出邓肯-张模型的其它6个参数。
(2).本试验分为不固结不排水剪(UU);固结不排水剪(CU或CU)和固结排水剪(CD)等3种试验类型。
本次试验采用的是固结排水剪(CD)。
2.仪器设备本次实验采用全自动应变控制式三轴仪:有反压力控制系统,周围压力控制系统,压力室,孔隙压力测量系统,数据采集系统,试验机等。
3.试样制备步骤(1).本次试验所用土属于粉粘土,采用击实法对扰动土进行试样制备,试样直径39.1mm,试样高度80mm。
选取一定数量的代表性土样,经碾碎、过筛,测定风干含水率,按要求的含水率算出所需加水量。
(2).将需加的水量喷洒到土料上拌匀,稍静置后装入塑料袋,然后置于密闭容器内24小时,使含水率均匀。
取出土料复测其含水率。
(3).击样筒的内径应与试样直径相同。
击锤的直径宜小雨试样直径,也允许采用与试样直径相同的击锤。
击样筒在使用前应洗擦干净。
(4).根据要求的干密度,称取所需土质量。
按试样高度分层击实,本次试验为粉粘土,分5层击实。
各层土料质量相等。
每层击实至要求高度后,将表面刨毛,然后再加第2层土料。
如此继续进行,直至击完最后一层,并将击样筒中的试样取出放入饱和器中。
表1 含水率记录表试验要求干密度为1.7g/cm3,饱和器容积为96cm3,所以所需湿土质量为:+⨯=+mρ(g)w=v1(=⨯)1888.7.196).01(1575分5层击实,则每层质量为37.76g。
土力学三轴试验原理
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土力学三轴试验原理英文回答:Triaxial Test Principles in Geotechnical Engineering.The triaxial test is a widely employed experimental technique in geotechnical engineering for characterizing the mechanical behavior of soils under controlled stress or strain conditions. It involves subjecting a cylindricalsoil specimen to a confinin g pressure (σ3) while axially loading or straining it (σ1). The test enables the determination of soil strength parameters, deformation characteristics, and failure patterns under various stress paths.Principle of Operation:The triaxial test apparatus comprises a cylindrical pressure chamber (triaxial cell) equipped with a specimen holder, pressure regulators, and displacement transducers.The soil specimen, typically cylindrical in shape, is placed inside the chamber and subjected to the following stresses:Confining Pressure (σ3): A uniform hydrostatic pressure is applied to the specimen using a fluid (e.g., oil, water) in the chamber, creating an all-around stress state.Axial Stress (σ1): An axial load is applied to the specimen through a loading piston, either as a direct stress (stress-controlled test) or as a prescribed strain (strain-controlled test).The test is performed by incrementally loading the specimen and recording various parameters such as axial deformation (ε1), volume change (ΔV), and pore water pressure (u). The stress-strain behavior, strength properties, and failure characteristics of the soil are derived from these measurements.Types of Triaxial Tests:There are several variations of triaxial tests, each designed to simulate specific stress conditions encountered in the field:Consolidated Drained (CD) Test: The specimen is first consolidated under confining pressure and then sheared under drained conditions, allowing pore water to dissipate.Consolidated Undrained (CU) Test: The specimen is consolidated and sheared under undrained conditions, preventing pore water drainage.Unconsolidated Undrained (UU) Test: The specimen is not consolidated and sheared under undrained conditions, representing rapid loading scenarios.Applications:Triaxial tests provide valuable insights into the mechanical behavior of soils and are widely used for the following applications:Characterization of soil strength parameters (e.g., cohesion, internal friction angle)。
土力学六种常见试验实验目的步骤等介绍
![土力学六种常见试验实验目的步骤等介绍](https://img.taocdn.com/s3/m/8afcad46a200a6c30c22590102020740be1ecdbe.png)
目的
直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用4个试样,分别在不同的垂直压力p下,施加水平剪切力进行剪切,测得剪切破坏时的剪应力τ。然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标:内摩擦角φ和粘聚力c。
快剪:在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。 固结快剪:在试样上施加垂直压力,待试样排水固结稳定后,快速施加水平剪应力。 慢剪:在试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程中,均使试样排水固结。
计算含水量:
确定液限、塑限
液性指数:
塑性指数:
计算塑性指数和液性指数
目的
测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力的关系,变形和时间的关系,以便计算土的压缩系数、压缩指数、压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等。
快速固结法:规定试样在各级压力下的固结时间为1小时,仅在最后一级压力下除测记1小时的量表读数外,还应测读达压缩稳定时的量表读数。
土工试验 Soil experiments
土的固结试验
土的密度试验
土的直剪试验
土的含水量试验
土的三轴剪切试验
土的液塑限试验
1 土的密度试验 density test 目的 objectives 测定土在天然状态下单位体积的质量 仪器设备 apparatus ①符合规定要求的环刀; ②精度为0.01g的天平; ③其他:切土刀,凡士林等。
1
2
3
4
5
操作步骤
首先装好试样,再安装量表。在装量表的过程中,小指针需调至整数位,大指针调至零,量表杆头要有一定的伸缩范围,固定在量表架上。
加荷时,应按顺序加砝码;试验中不要震动实验台,以免指针产生移动。
注意事项
成果整理
按下式计算土的初始孔隙比 计算试样的颗粒(骨架)净高hs 式中:h0 — 试样初始高度(mm)
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土力学三轴试验土力学三轴试验三轴试验中土的剪切性状分析摘要:按剪切前的固结状态和剪切时的排水条件分为三种:不固结不排水剪,固结不排水剪,固结排水抗剪。
文中将讨论正常固结饱和黏性土在剪切时将具有不同的强度特性。
关键词:不固结不排水抗剪强度,固结不排水抗剪强度,固结排水抗剪强度作者简介:Triaxial shear Characters of Middle-earthLI Jia-chun(shanghai University,department of civil engineering,08124240)Abstract: Consolidation by the state before shear and shear when the drainage is divided into three types: non-consolidated undrained shear, consolidation undrained shear, consolidated drained shear. This article will discuss the normally consolidated saturated clay in the shear strength will have different characteristics.Key words: non-consolidated undrained shear, consolidation undrained shear, consolidated drained shear.0 引言广义黏性土包括粉土,黏性土。
黏性土的抗剪强度远比无粘性土复杂。
要准确掌握原状土的强度特性,也就非常困难。
对土的强度研究,大多数用均匀的重塑土。
原状土和重塑土之间在结构上和应力历史存在重大差异,且原状土的取样扰动对其实际强度也有较大影响。
按剪切前的固结状态和剪切时的排水条件分为三种:不固结不排水剪,固结不排水剪,固结排水抗剪。
下面将讨论正常固结饱和黏性土在剪切时将具有不同的强度特性。
固结排水试验(慢剪):土样在竖向荷载下充分排水固结,然后缓慢(约40分钟或更长时间)地施加剪应力直至破坏。
以上三种试验,可以得到不同的强度参数,实际应用时要根据工程和土层的具体情况选用试验方法及其强度参数。
例如在深厚的高塑性黏土地基上,建筑物施工速度很快,预计动土层在施工期排水固结程度很小,就应当采用快剪的参数来分析地基的稳定性;又如施工期很长,预计土层能够充分排水固结,但竣工后可能有瞬时荷载,在这种情况下可以用固结快剪的参数。
1 三轴试验饱和黏性土的抗剪强度试验有总应力法和有效应力法之分;相应的强度参数有总应力参数和有效应力参数之别。
由于直剪试验不能量测土样内的孔隙水应力,不能从定量上知道土样的排水固结的程度。
所以只能根据控制试验速度来求得不同的强度参数,规定了以下三种不同的试验方法: 不固结不排水试验(快剪):在士样上下面上加一层塑料薄膜防止孔隙水排出,在竖荷载施加后立即(3~5分钟)进行剪切直至破坏;固结不排水(固结快剪):先让土样在竖荷载下充分排水固结(通常恒压24小时),然后快速地将土样剪坏;1 不固结不排水抗剪强度(简称不排水抗剪强度)如前所述,不固结不排水试验是在施加周围压力和轴向压力直至剪切破坏的整个试验过程中都不允许排水,如果有一组饱和粘性土试件,都先在某一周围压力下固结至稳定,试件中的初始孔隙水压力为静水压力,然后分别在不排水条件下施加周围压力和轴向压力至剪切破坏,试验结果如图1所示,图中三个实线半圆A、B、C分别表示三个试件在不同的?3作用下破坏时的总应力圆,虚线是有效应力圆。
试验结果表明,虽然三个试件的周围压力?3不同,但破坏时的主应力差相等,在?f-?3图上表现出三个总应力圆直径相同,因而破坏包线是一条水平线,即式中——不排水内摩擦角,度;——不排水抗剪强度,kPa在试验中如果分别量测试样破坏时的孔隙水压力,试验结果可以用有效应力整理,结果表明,三个试件只能得到同一个有效应力圆,并且有效应力圆的直径与三个总应力圆直径相等,即这是由于在不排水条件下,试样在试验过程中含水量不变,体积不变,饱和粘性土的孔隙压力系数=1,改变周围压力增量只能引起孔隙水压力的变化,并不会改变试样中的有效应力,各试件在剪切前的有效应力相等,因此抗剪强度不变。
如果在较高的剪前固结压力下进行不固结不排水试验,就会得出较大的不排水抗剪强度。
由于一组试件试验的结果,有效应力圆是同一个,因而就不能得到有效应力破坏包线和、值,所以这种试验一般只用于测定饱和土的不排水强度。
不固结不排水试验的“不固结”是在三轴压力室压力下不再固结,而保持试样原来的有效应力不变,如果饱和粘性土从未固结过,将是一种泥浆状土,抗剪强度也必然等于零。
一般从天然土层中取出的试样,相当于在某一压力下已经固结,总具有一定天然强度。
天然土层的有效固结压力是随深度变化的,所以不排水抗剪强度也随深度变化,均质的正常固结不排水强度大致随有效固结压力成线性增大。
饱和的超固结粘土的不固结不排水强度包线也是一条水平线,即。
2 固结不排水抗剪强度饱和粘性土的固结不排水抗剪强度在一定程度上受应力历史的影响,因此,在研究粘性土的固结不排水强度时,要区别试样是正常固结还是超固结。
将第5章提到的正常固结土层和超固结土层的概念应用到三轴固结不排水试验中,如果试样所受到的周围固结压力大于它曾受到的最大固结压力,属于正常固结试样;如果<,则属于超固结试样。
试验结果证明,这两种不同固结状态的试样,其抗剪强度性状是不同的。
饱和粘性土固结不排水试验时,试样在作用下充分排水固结,,在不排水条件下施加偏应力剪切时,试样中的孔隙水压力随偏应力的增加而不断变化,,如图2所示,对正常固结试样剪切时体积有减少的趋势(剪缩),但由于不允许排水,故产生正的孔隙水压力,由试验得出孔隙压力系数都大于零,而超固结试样在剪切时体积有增加的趋势(剪胀),强超固结试样在剪切过程中,开始产生正的孔隙水压力,以后转为负值。
图3表示正常固结饱和粘性土固结不排水试验结果,图中以实线表示的为总应力圆和总应力破坏包线,如果试验时量测孔隙水压力,试验结果可以用有效应力整理,图中虚线表示有效应力圆和有效应力破坏包线,为剪切破坏时的孔隙水压力,由于,,故o~40o之间,超固结土的破坏包线略弯曲,实用上近似取为一条直线代替,如图5(b)所示,25kPa,比正常固结土的内摩擦角要小、与固结不排水试验得到的、约为5~试验证明,,即有效应力圆与总应力圆直径相很接近,由于固结排水试验所需的时间太长,故实等,但位置不同,两者之间的距离为,因为正常固结试样在剪切破坏时产生正的孔隙水压力,故有效应力圆在总应力圆的左方。
总应力破坏包线和有效应力破坏包线都通过原点,说明未受任何固结压力的土(如泥浆状土)不会具有抗剪强度。
总应力破坏包线的倾角以表示,一般在10o~20o之间,有效应力破坏包线的倾角称为有效内摩擦角,比大一倍左右。
3 固结排水抗剪强度(简称排水抗剪强度)固结排水试验在整个试验过程中,超孔隙水压力始终为零,总应力最后全部转化为有效应力,所以总应力圆就是有效应力圆,总应力破坏包线就是有效应力破坏包线。
图4(a)和(b)分别为固结排水试验的应力-应变关系和体积变化,在剪切过程中,正常固结粘土发生剪缩,而超固结土则是先剪缩,继而主要呈现剪胀的特性。
图5为固结排水试验结果,正常固结土的破坏包线通过原点,如图5(a)所示,粘聚力=0,内摩擦角约在20用上以、代替、,但是两者的试验条件是有差别的,固结不排水试验在剪切过程中试样的体积保持不变,而固结排水试验在剪切过程中试样的体积一般要发生变化,、略大于、。
在直接剪切试验中进行慢剪试验得到的结果常常偏大,根据经验可将慢剪试验结果乘以0.9。
图6表示同一种粘性土分别在三种不同排水条件下的试验结果,由图可见,如果以总应力表示,将得出完全不同的试验结果,而以有效应力表示,则不论采用那种试验方法,都得到近乎同一条有效应力破坏包线(如图中虚线所示),由此可见,抗剪强度与有效应力有唯一的对应关系。
4 三种结果比较将上述三种三轴压缩试验的结果汇总于图中。
由图可见,对于同一种正常固结的饱和粘土,当采用三种不同的试验方法来测定其抗剪强度时,其强度包线是不同的。
其中UU试验结果是一条水平线,CU和CD试验各是一条通过坐标原点的直线。
三种方法所得到的强度指标间的关系是c u ? c cu ? cd ? 0 ,? d??cu??u?0试验结果表明,当用有效应力表示试验结果时,三种剪切试验将得到基本相同的强度包线及十分接近的有效应力强度指标,这就意味着同一种土三种试验的试样将沿着同一平面剪破。
实测资料表明,?f通常约为60°,而粘性土的一般在30°左右,实测的?f角接近于 45 ? ? / 2 ,?这也是有效应力概念下的理论剪破角。
正常固结土为应变硬化型,体变多表现为剪缩。
5 结论由三种三轴试验结果可见,同一种粘土当以总应力表示试验结果时,由不同试验方式可得到不同的总应力强度指标。
当以有效应力表示试验结果时,三种剪切试验将得到十分接近的有效应力强度指标,这意味着粘土在三种试验中将沿同一平面剪破。
6 参考文献[1] 张孟喜主编. 土力学原理[M], 武汉: 华中科技大学出版社,2010.9: 101-113.( Zhang Mengxi. Soil mechanics [M], Wuhan: Huazhong University of Science & Technology Press, 2010.9: 101-113.)。