非饱和试验步骤-动三轴

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动三轴实验步骤(带拉伸帽)

动三轴实验步骤(带拉伸帽)

动三轴基本操作步骤一、仪器介绍基本配置:(1)驱动装置:2/5/10HZ;5/10/20/40KN(2)压力室(3)水下荷重传感器(4)DCS数字控制系统颜色/通道传感器固定DTI 增益(DTI 传感器满量程) •黑色(Ch 0) - 荷重传感器x333.33 (30mV)•棕色(Ch 1) - 轴向霍尔效应传感器1 x10 (1000mV)•红色(Ch 2) - 轴向霍尔效应传感器2 x10 (1000mV)•橙色(Ch 3) - 径向霍尔效应传感器x10 (1000mV)•黄色(Ch 4) - 孔隙水压力1 x100 (100mV)•绿色(Ch 5) - 孔隙水压力2 x100 (100mV)•灰色(Ch 6) - 备用A/D 通道1 x1 (10000mV)•白色(Ch 7) - 备用A/D 通道2 x1 (10000mV)(5)围压和反压控制器控制器基本操作主要是充水、排水和施加目标压力。

其操作可以通过软件控制,也可采用智能键盘操作。

控制器打开电源之后,按命令键CMD ,会出现上图所示的快捷菜单,点击相应按键即可操作。

Tareget Pressure=7:设置目标压力,按“7”之后按照提示输入目标压力值并按绿色确认键开始加载;Fast Fill=6:快速填充,按“6”之后控制器将开始吸水; Fast Empty=3:快速排空,按“3”之后控制器将开始排水; (6)平衡锤:平衡锤的主要功能就是在加载过程中保持围压的恒定。

平衡锤配置图二、安装试样1.控制器充排水:试验之前先将控制器中的水排出一部分然后再吸水,确保控制器中水装满2/3且无气泡,在排控制器水时将控制器管路这端抬升以便气泡充分被排除;2.排气泡:通过控制器排除顶帽、底座以及设备管路中的气泡;3.安装试样:安装试样时小心土颗粒,特别是砂子掉入压力时内部,试样两端都需要垫放浸湿的透水石和滤纸,安装试样尽量采用三半模以减小对试样的扰动,安装顶帽之前用软毛刷轻轻刷橡皮膜以排除橡皮膜与土样之间的气泡,两端用O型圈或者橡皮筋扎紧;4.安装喇叭口:将喇叭口内壁涂一层硅脂,切记不可涂太多,将平口那端安装到试样帽上;5.安装外压力室:安装压力室之前确保轴向力传感器处于最上位置,安放压力室时观察拉伸帽是否压住试样,螺栓需要对称拧紧;6.荷重传感器清零:通过软件对力传感器清零;点击左侧Object Diisplay,出现右侧的的硬件显示窗口。

动三轴操作骤

动三轴操作骤

动三轴操作步骤一: 开机及实验步骤1打开稳压电源,开计算机进入WIN98操作系统.2打开控制柜电源;3在桌面上启动动三轴实验程序,将负荷、位移置合适的分档。

4将位移调至适当位置,负荷清零,才可以装试样。

5调围压,轴压至一定压力进行固结,调压时要平稳无冲击,准确,压力稳定后可不将调压阀按回。

6激振时首先设置试样原始数据,波形参数.试样的原始数据设置:点击〈设置〉,在下拉菜单中选择原始数据,波形参数,系统参数,保护设置.在原始数据中输入试样各种参数;波形参数主要输入幅值,次数(亦可在操作界面中设定),波形来源为规则波,波形选正弦波.采样间隔时间调整好,一般为20ms7若是不同试样,则建新工程,输入工程文件名按确定此时固结前采样有效,点击固结前采样,输入排水量,按返回,则开始按钮有效.点击ON 两次(注意不是双击),则功放打开.按〈开始〉进入试验同一试样分级加载,则在工程菜单中打开工程,其余步骤同上8试验结束,将data子目录中数据文件导入数据处理中进行处理9关机:退出试验程序;关电控柜电源;关计算机;关稳压电源二:标定步骤1负荷标定:在负荷传感器无收力情况下清负荷零点,将标准砝码放在传感器上,负荷显示框中的值和标准砝码值的误差不大于否则就需要标定点击<标定>菜单,输入密码,选择负荷标定,输入标准值和显示值,按<标定有效>后按<确认>,负荷标定完成.2空压标定:清孔压零点,给孔压传感器加压,看孔压显示值和压力表是否相对应点击<标定>菜单,输入密码,选择侧压标定,输入标准值和显示值,按<标定有效>后按<确认>,孔压标定完成.3位移标定:因位移传感器是±25mm,零点是固定的,所以不可清零,只能以当前显示值为起点,若位移零点方向和变化方向相同,则实际位移为两者绝对值之差 ,若位移零点方向和变化方向相反,则实际位移为两者绝对值之和,步骤同上,只是选择位移标定。

南海非饱和钙质砂动力特性三轴试验研究

南海非饱和钙质砂动力特性三轴试验研究

第47卷第6期2021年6月北京工业大学学报JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVol.47No.6Jun.2021南海非饱和钙质砂动力特性三轴试验研究高 盟1,2,彭晓东1,2,陈青生3(1.山东科技大学土木工程与建筑学院,青岛 266590;2.山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,青岛 266590;3.新加坡国立大学土木与环境工程系,新加坡 119077)摘 要:为了解决南海非饱和钙质砂动力特性问题,选取南海地区钙质砂开展动三轴试验,系统研究不同参数对非饱和钙质砂力学特性影响规律.试验表明:非饱和钙质砂动应变和动孔压发展规律与饱和钙质砂存在明显差异.动孔压在饱和状态下试验前期发展较慢,近似呈线性增长,试验中后期波动较大,而在非饱和状态下的发展规律与之相反;钙质砂在非饱和状态时动应变曲线只有低围压下才有明显失稳点,100㊁150kPa 有效围压下无明显失稳点,在饱和状态时各有效围压下均有明显失稳点;非饱和状态下动孔压发展趋势受基质吸力影响较大,随基质吸力增大,最大动孔压整体呈现递减趋势,高基质吸力下试样破坏时的最大动孔压小于低基质吸力下试样破坏时的最大动孔压.关键词:钙质砂;非饱和;动三轴试验;动力特性;基质吸力;有效围压中图分类号:TU 411文献标志码:A文章编号:0254-0037(2021)06-0625-11doi :10.11936/bjutxb2020100006收稿日期:2020⁃10⁃16基金项目:国家自然科学基金资助项目(51978248)作者简介:高 盟(1974 ),男,副教授,主要从事岩土动力学及桩基工程学方面的研究,E⁃mail:gmxyz@Triaxial Test on Dynamic Characteristics of UnsaturatedCalcareous Sand in South China SeaGAO Meng 1,2,PENG Xiaodong 1,2,CHEN Qingsheng 3(1.College of Civil Engineering and Architecture,Shandong University of Science and Technology,Qingdao 266590,China;2.Key Laboratory of Civil Engineering Disaster Prevention and Mitigation,Shandong University of Science and Technology,Qingdao 266590,China;3.Department of Civil andEnvironmental Engineering,National University of Singapore,Singapore 119077,Singapore)Abstract :To solve the problem of dynamic characteristics of unsaturated calcareous sand in the South China Sea,calcareous sand was selected to carry out dynamic triaxial test and effects of differentparameters on the mechanical properties were studied systematically in this paper.Results show that the development law of dynamic strain and dynamic pore pressure of unsaturated calcareous sand is obviously different from that of saturated calcareous sand.Under the saturated state,the dynamic pore pressure developed slowly and kept near⁃linearly increasing in the early stage of the test,and the dynamic pore pressure fluctuations was large in the middle and late stage of the test.By contrast,the development lawof calcareous sand in an unsaturated state was opposite.The dynamic strain curve of unsaturatedcalcareous sand had obvious instability point only under the low confining pressure.There was no obvious instability point under the effective confining pressure of 100kPa and 150kPa,and there was obvious instability point under each effective confining pressure in the saturated state.The development trend of北 京 工 业 大 学 学 报2021年dynamic pore pressure under the unsaturated state was greatly affected by the matric suction,and with the increase of the matric suction,the maximum dynamic pore pressure showed an overall decreasing trend. The maximum dynamic pore pressure under the high matric suction was smaller than that under the low matric suction.Key words:calcareous sand;unsaturated;dynamic triaxial test;dynamic characteristics;suction; effective confining pressure 近年来,随着海洋强国目标的提出及人工填海造陆技术的日趋成熟,南海地区涌现出大量的人工岛礁,如永暑岛㊁华阳礁岛等.调查发现,该地区岛礁工程多是由易破碎㊁多孔隙的钙质砂构成且常年受到风浪㊁地震等复杂荷载作用.由于地下水位的原因,大多数砂体处于非饱和状态,在荷载作用下结构受力复杂且易发生破坏,特殊的地理位置使得建筑损坏后产生的战略影响较大,因此研究非饱和钙质砂的动力特性对南海地区岛礁工程具有重要的指导意义.然而,目前对钙质砂动力特性的研究多限于饱和状态的钙质砂.马维嘉等[1]对钙质砂进行不排水循环三轴试验,研究相对密实度与初始围压对饱和钙质砂动应变㊁动强度㊁超孔隙水压力及有效应力路径等力学参数的影响,并与福建砂进行对比,分析钙质砂与珊瑚砂的液化特性差异.高冉等[2]开展室内动三轴循环剪切试验,分析排水与不排水2种工况下钙质砂动力特性,研究钙质砂的液化特征㊁孔压发展模式和动态变形模量及阻尼比变化规律.Pando等[3]和Sandoval等[4]对波多黎各地区钙质砂进行不排水三轴循环试验和共振柱试验,研究该地区钙质砂抗液化性能,对比分析与石英砂在液化敏感性和动力特性方面的差距.Javdanian等[5]和Jafarian等[6]用共振柱和循环三轴试验分析有效围压和应力路径对钙质砂的动剪刚度㊁阻尼比等动力学参数的影响规律.刘汉龙等[7]利用土工三轴仪对南海钙质砂开展动三轴试验,研究不同有效围压㊁不同初始动应力下的动应力㊁动应变和孔压发展规律.王刚等[8]开展三轴排水循环剪切试验,研究围压㊁循环应力比㊁循环振次对钙质砂颗粒破碎影响,分析围压与循环应力比对颗粒破碎影响规律,确定钙质砂3种破碎类型,建立颗粒破碎演化过程的数学模型.梁珂等[9]对钙质砂开展不同加载模式的不排水三轴剪切试验,研究不同加载模式下相对密实度和有效围压对动剪切模量比及土体损伤状态参数的影响规律,给出反映应变幅值和破坏状态影响的动剪切模量预测模型.Shahnazari等[10]进行不排水循环单剪试验,研究不同相对密度㊁有效固结应力下霍尔木兹岛钙质砂动孔压㊁剪应变的发展规律及应力-应变特征.黄宏翔等[11]采用室内往返环剪试验,研究钙质砂抗剪强度特性,分析相对密实度和竖向应力对钙质砂抗剪强度影响,对比分析相同工况下石英砂与钙质砂的抗剪强度差异.蒋明镜等[12]对不同形状㊁粒径的钙质砂进行单颗粒破碎试验,研究单颗粒钙质砂动强度分布规律,提出钙质砂颗粒在循环荷载作用下2种破坏模式.刘鑫等[13]考虑固结压力㊁相对密实度,利用GCTS共振柱测试系统对钙质砂砂体的动剪切模量和阻尼比进行探索,并分析与石英砂的力学差异.魏久淇等[14]对钙质砂和福建标准砂进行冲击试验,研究应变率和密度对2种砂动力特性影响,提出一维应变条件下静水压力与应变关系.许成顺等[15]开展不同固结条件下的钙质砂循环三轴试验,研究不同固结条件下钙质砂动应变㊁孔隙水压力及动应力发展规律.而钙质砂在非饱和状态下的动力特性少有研究,且仅限于非饱和钙质砂在冲击荷载作用下的动力特性研究[16⁃17].因此本文以南海非饱和钙质砂为研究对象,针对钙质砂多孔隙㊁易破碎㊁受力复杂等特征,开展循环荷载下非饱和钙质砂三轴试验研究,获得不同基质吸力下动应变㊁动孔压㊁动强度等力学指标发展规律,以期减轻和预防南海地区岛礁工程的震害问题,为该地区的岛礁工程建设服务.1 试样与试验设计1.1 试验材料与土水特征曲线试验所用钙质砂取自南海某岛礁附近海域,钙质砂如图1所示.试验前先将10mm以上大粒径颗粒筛除,保留10mm以下的颗粒,粒径级配曲线如626 第6期高 盟,等:南海非饱和钙质砂动力特性三轴试验研究图2所示,该试样有效粒径d10=0.24mm㊁中值粒径d30=0.60mm㊁限制粒径d60=1.45mm,不均匀系数C u=6.04>5,曲率系数C c=1.03>1,属级配良好的砂.钙质砂试样制样密度ρd=1.3g/cm3,相对密实度D r=0.54.基质吸力(s)采用张力计法测定,土水特征曲线如图3所示,通过控制含水率方式实现基质吸力的控制[18].图1 钙质砂示意图Fig.1 Schematic diagram of calcareous sand图2 钙质砂粒径级配曲线Fig.2 Grain size distribution of calcareous sand图3 土水特征曲线Fig.3 Water⁃soil characteristic curve 1.2 试验仪器与方案试验选用DDS⁃70型微机控制电液伺服土动三轴仪,试样尺寸为50.0mm(ϕ)×100.0mm(H),钙质砂试样采用等向固结,固结比k c=1,在3种s下分别取3组不同有效围压(σc)进行3组不同动应力幅值(σd)试验来观察非饱和钙质砂力学特性,共进行27组试验,试样方案如表1所示.试验破坏标准选用轴向应变5%,即:轴向应变达到5%时试验结束,试验加载采用正弦波,振动频率为1Hz.表1 非饱和钙质砂动三轴试验方案Table1 Scheme of dynamic triaxial tests forunsaturated calcareous sand kPa试验编号sσcσd1⁃1⁃1651⁃1⁃250801⁃1⁃31001⁃2⁃11301⁃2⁃211001601⁃2⁃32001⁃3⁃11951⁃3⁃21502401⁃3⁃33002⁃1⁃1652⁃1⁃250802⁃1⁃31002⁃2⁃11302⁃2⁃251001602⁃2⁃32002⁃3⁃11952⁃3⁃21502402⁃3⁃33003⁃1⁃1653⁃1⁃250803⁃1⁃31003⁃2⁃11303⁃2⁃2101601603⁃2⁃32003⁃3⁃11953⁃3⁃21502403⁃3⁃3300726北 京 工 业 大 学 学 报2021年2 试验结果与分析2.1 累计塑性应变εdc 与循环周次N 的关系图4(a)为s =1kPa 时初始动应力比CSR 为0.80(CSR =σd /(2σc k 1/2c ))时不同有效围压的εdc 与N 的关系曲线.由图4(a)可知:图4 s =1kPa 下εdc 与N 的关系Fig.4 Relationship between εdc and Nunder the suction of 1kPa1)σc =50kPa 时,在5%应变内试样有明显失稳点,在试验前期,εdc 与N 大致呈线性关系,当N =233次时,试样破坏速率明显增大.2)σc =100㊁150kPa 时,εdc 与N 关系曲线大致呈直线.这是因为,试样s 较小,饱和度较高,在低围压作用下,初始动应力较小,试样前期应变较小,随N 增加钙质砂颗粒重新排列,部分气体被挤出,试样底部部分高度的钙质砂达到饱和状态,试样底部发生液化破坏,因而曲线有明显失稳点;在高围压作用下,试样应变发展较快,试样底部发生拉伸破坏.图4(b)为s =1kPa㊁σc =50kPa 时εdc 与N 关系曲线.由图4(b)可知:1)CSR =0.65㊁0.80时,试样前期应变速率较小,εdc 与N 基本呈线性关系,当N 分别达到1133㊁238次时,试样应变速率急剧增大.2)当CSR =1.0时,试样εdc 与N 的关系曲线呈直线且试验前期试样应变增速较大,当N 达到10次以后,应变速率降低.这是由于钙质砂颗粒不规则且易碎,在试验前期,钙质砂颗粒破碎速度较大,破碎体重新排列,此时应变速率较大,待颗粒重新排列达到稳定后,应变速率开始降低,直至破坏.图5 s =5kPa 下εdc 与N 的关系Fig.5 Relationship between εdc and N under thesuction of 5kPa图5(a)为s =5kPa㊁CSR =1.00时不同σc 下εdc 与N 关系曲线.由图5(a)可知,在动应力作用下,钙质砂试样的εdc 逐渐增大,随着σc 的增大,试样变形破坏时所需N 呈现递减趋势.σc =50kPa 下,试样应变先期发展较小,待出现明显失稳点后,应变速率明显增大.在应变破坏标准内100㊁150kPa 有效围压作用时,试样未出现明显失稳点,826 第6期高 盟,等:南海非饱和钙质砂动力特性三轴试验研究εdc 与N 大致呈线性关系.这是因为在50kPa 低有效围压作用时,动应力较小,钙质砂破碎速度较小,在振动作用下,试样中的水分逐渐往下迁移,使试样下部达到饱和状态,进而发生液化破坏,如图6(a)所示;在100㊁150kPa 有效围压作用下,动应力较大,颗粒破碎速度较大,试样水分未完全迁移则试样已经发生拉伸破坏,如图6(b)所示.图6 试样破坏图Fig.6 Specimen failure diagram图5(b)为s =5kPa㊁σc =50kPa 时不同CSR 下εdc 与N 关系曲线.由图5(b)可知:1)3条曲线均存在1个曲线斜率明显发生变化的失稳点,并且随着CSR 的增大,试样达到失稳点时N 逐渐减小.2)不同动应力作用下试样达到失稳点所需N存在明显差异.这主要是因为在CSR =0.65时,动应力较小,试样初期发生拉压变形,当N 达到一定数值后,颗粒破碎较大且试样水分迁移至试样底部,试样底部发生液化破坏,试样εdc 迅速增大,直至达到破坏标准.不同的是,由于钙质砂多孔的性质,当CSR 较大时,在动应力作用下水分迅速往下迁移,试样底部达到饱和状态或者接近饱和状态的时间较短,进而发生液化破坏的时间较短,使得试样达到失稳点所需N 较小.图7为s =10kPa 时εdc 与N 关系曲线.由图7可知:图7 s =10kPa 下εdc 与N 的关系Fig.7 Relationship between εdc and N under thesuction of 10kPa1)在s =10kPa 时εdc 与N 呈分段线性变化,无明显失稳点.2)在σc =50㊁100kPa,试样前期应变速率较大,试样在N =83㊁52次后,应变速率降低.3)在不同CSR 下,试样前期应变速率较大,后期趋于缓和.这是因为,在s =10kPa 时,试样含水率较低孔隙率较大,颗粒破碎速度及孔隙压缩速度较快,试样应变迅速达到破坏标准,表现为拉伸破坏.图8为参考文献[19]中饱和钙质砂各σc 下εdc与N 关系曲线.由图4(a)㊁图5(a)㊁图7(a)㊁图8926北 京 工 业 大 学 学 报2021年可知,钙质砂在饱和状态与非饱和状态下εdc 发展规律差异较大,具体表现为:图8 文献[19]εdc 与N 的关系Fig.8 Relationship between εdc and N of reference [19]1)在5%应变内钙质砂在饱和状态下,各σc的εdc 与N 关系曲线存在明显失稳点,而钙质砂在非饱和状态只有低围压下才有失稳点,100㊁150kPa 有效围压下无明显失稳点.2)在饱和状态,σc 越大,钙质砂破坏所需N 越大,而在非饱和状态则与之相反,即σc 越大,钙质砂破坏所需N 越小.这主要是因为钙质砂在饱和状态试验前期应变以弹性变形为主,塑性变形较小,当N 达到一定数值后,应变急剧加大,应变时程曲线存在失稳点,而在非饱和状态,钙质砂先被迅速压缩,孔隙内部分气体被挤出,颗粒骨架承担全部动荷载,在振动力作用下水分往下迁移,低围压下发生液化破坏,因此具有比饱和钙质砂更为明显的失稳点;非饱和钙质砂颗粒的孔隙间存在气体,试验前期钙质砂颗粒被挤压,颗粒破碎速度明显,高围压下发生拉伸破坏,应变速率较快,因此破坏所需N 较小.2.2 动孔压u d 与N 的关系图9(a)(b)(c)分别为s =5kPa㊁CSR =0.80时,不同σc 下u d 与N 的关系曲线.根据上述曲线可知:1)随着σc 的增大,试样破坏过程中最大动孔压u dmax 逐渐减小,在σc 为50㊁100㊁150kPa 下,u dmax 分别为39.3㊁9.1㊁8.7kPa.2)u d 随N 的增大而增大,这主要是因为在振动力作用下,部分钙质砂颗粒被挤碎,试样逐渐被压缩,内部孔隙减少,部分气体被挤出,钙质砂颗粒孔隙内的水被压缩,从而使得u d 随N 增大而增大.3)在低围压和高围压作用下,u d 增长趋势存在一定差异,表现为在50kPa较低有效围压作用下图9 不同σc 下动孔压时程曲线Fig.9 Time history curve of dynamic pore pressureunder different σc试样破坏前期u d 增长速率小于100㊁150kPa 有效围压下的u d 增长速率.这主要由于在σc =50kPa 时,动应力较小,钙质砂颗粒破碎效果不明显,且由于试样水分迁移使得试样底部发生液化破坏,u d 呈现增长趋势,但增长速率较小;在100㊁150kPa 高有效围压作用下,钙质砂初始动应力较大,其前期颗粒破碎速度较为明显,试样孔隙内部分水被迅速压缩,使得试样u d 增长速率较大,试验中后期试样颗粒挤密并36 第6期高 盟,等:南海非饱和钙质砂动力特性三轴试验研究重新排列以后,u d 仍随N 增大而增大,但增长速率降低,直至试样破坏.图10为σc =50kPa 下CSR =0.80时不同s 下的动孔压时程曲线.由图10可知:1)随s 增加,试样破坏时u dmax 逐渐减小,s 为1㊁5㊁10kPa 时,u dmax 分别为49.7㊁39.3㊁11.9kPa.2)不同s 下u d 增长趋势存在一定差异,表现为当s =10kPa 时,试验前期u d 增长速率较大,中后期增长速率变小,曲线变缓且u d 波动较小,当s =1㊁5kPa 时,试验前期u d 增长速率较小但试验后期u d 波动较大.3)u d 随着N 增加而增大,s 不同,试样破坏时所需N 差异也较大.这是因为,在50kPa 有效围压下,当s =1㊁5kPa 时,试样含水量较高,在试验过程中钙质砂颗粒破碎重新排列后试样底部接近饱和状态,试样在振动力作用下发生液化破坏;当s =10kPa,试样饱和度较低,试验前期钙质砂颗粒速度较快,大量气体被挤出,u d 增长速率较大,当试样趋于稳定后,气体不再被排出,u d 增长速率变缓,试样变现为拉伸破坏.图10 不同s 下动孔压时程曲线Fig.10 Time history curve of dynamic pore pressureunder different matric suction图11为s =1kPa㊁σc =100kPa 时本文试验数据与文献[7]试验数据对比结果.通过图11可知,钙质砂在饱和与非饱和状态下动孔压发展趋势存在明显差异,具体表现为:1)试样破坏时,非饱和钙质砂u d 未达到σc ,而文献[7]饱和钙质砂达到σc .2)非饱和钙质砂在试验前期u d 增长迅速,试验中后期增长缓慢且表现为一种线性增长,u d 波动较小;而饱和钙质砂u d 发展规律与之相反,在试验前期u d 增长较慢,表现为线性增长,试验中后期u d 迅速增长直至达到σc 且u d 波动较大.这主要是因为在非饱和状态,钙质砂颗粒孔隙存在气体,在试验过程中随着孔隙被压缩孔压逐渐增大,但达到破坏标准后孔隙内仍有部分气体,试样破坏时孔压未达到σc .图11 动孔压时程曲线Fig.11 Time history curve of pore pressure2.3 动强度及抗剪强度指标分析动力学研究中对于动强度的定义并未完全统一,目前,较为常用的一种定义方式是试样达到破坏标准时对应的剪应力(τ)即为动强度[20].根据上述定义,整理试验数据,得到非饱和钙质砂的动强度结果,如表2所示;将表2进一步整理,得到不同基质吸力下不同有效围压的τ曲线,见图12.根据表2和图12数据可知:1)在相同s 与σc 下,随着CSR 增大,试样破坏时的τ越大.2)在相同s 与CRS 下,随着σc 增大,试样达到破坏标准时的τ越大.3)在不同s 下钙质砂抗剪强度无明显增长或减小规律.这主要是因为在同一s 下,CSR 相同,σc136北 京 工 业 大 学 学 报2021年 表2 非饱和钙质砂动三轴试验结果Table2 Result of dynamic triaxial tests forunsaturated calcareous sand kPa 试验编号sσcσdτ1⁃1⁃16513.7 1⁃1⁃2508018.6 1⁃1⁃310025.2 1⁃2⁃113044.1 1⁃2⁃2110016051.1 1⁃2⁃320060.6 1⁃3⁃119572.7 1⁃3⁃215024081.6 1⁃3⁃330086.2 2⁃1⁃16511.1 2⁃1⁃2508025.5 2⁃1⁃310029.4 2⁃2⁃113033.8 2⁃2⁃2510016035.7 2⁃2⁃320047.8 2⁃3⁃119560.6 2⁃3⁃215024069.1 2⁃3⁃320060.6 3⁃1⁃16535.3 3⁃1⁃2508044.3 3⁃1⁃310046.1 3⁃2⁃113049.8 3⁃2⁃21010016056.4 3⁃2⁃320060.5 3⁃3⁃119568.5 3⁃3⁃215024076.3 3⁃3⁃330089.6越大时试样的动应力越大,钙质砂颗粒在较大动应力作用下其颗粒破碎速度较快破碎程度较高,钙质砂颗粒破碎重新排列后颗粒之间孔隙变小,试样更加密实,使得试样的τ随之增大;而当s不同时,相同σc与CRS下,钙质砂表现为液化破坏或拉伸破坏,导致破坏所需N存在明显差异,因此不同s下的动强度无标准规律.图12 非饱和钙质砂动三轴试验结果Fig.12 Dynamic triaxial test results of unsaturatedcalcareous sand根据Parashar等[21]提出的非饱和土总强度公式τfT=c T+(σ-u a)f tanφT(其中c T和φT分别为总强度的黏聚力和内摩擦角),将表2数据进一步整理分析,得到非饱和钙质砂在1㊁5㊁10kPa基质吸力下的φT和c T,见图13~15.可知,该试样在3种基质吸力下的φT分别为25.82°㊁24.72°㊁25.15°,c T分别为1.637㊁2.382㊁4.473kPa.这主要是因为在基质吸力作用下,钙质砂颗粒之间存在一定量的水分,236 第6期高 盟,等:南海非饱和钙质砂动力特性三轴试验研究图13 s =1kPa 时的动抗剪强度线Fig.13 Dynamic shear strength line at s =1kPa图14 s =5kPa 时的动抗剪强度线Fig.14 Dynamic shear strength line at s =5kPa图15 s =10kPa 时的动抗剪强度线Fig.15 Dynamic shear strength line at s =10kPa由于水的毛细作用和基质吸力作用,使得钙质砂在非饱和状态下c T 不为零.2.4 颗粒破碎表现分析颗粒破碎最明显的表现是试验前后级配曲线的变化,本文通过对试验结束后的试样进行筛分,得到三轴试验后的颗粒级配曲线,从而对颗粒破碎展开定量分析,见图16.可知,试样经过三轴剪切后的颗粒级配曲线发生明显变化,表明试样在试验过程中发生显著破碎,在相同s 下,围压越小N 越高颗粒破碎程度越大,这也与文献[8]结果相符合.图16 不同s 下试验前后粒径级配曲线Fig.16 Particle size distribution curve before and aftertest under different matric suction3 结论本文开展室内动三轴试验,研究南海地区非饱和钙质砂在循环荷载下εdc ㊁τ及u d 发展规律,对比分析了与饱和钙质砂在u d 及εdc 方面的差异,主要得出以下结论:1)在5%应变破坏标准下,钙质砂在饱和状态336北 京 工 业 大 学 学 报2021年累计塑性应变曲线在各σc下均有明显失稳点,而在非饱和状态,只有σc=50kPa下才有失稳点,σc= 100㊁150kPa下无失稳点.2)钙质砂在非饱和状态,σc越大,试样破坏所需N越小,而在饱和状态则与之相反,即σc越大,钙质砂破坏所需N越大.3)试样达到破坏标准时的u d受s影响较大,随着s增大,u dmax呈现递减趋势;在不同s作用下,钙质砂试样孔压增长速率存在明显差异,高s下u d增长速率较大.4)动孔压在饱和状态与非饱和状态下的发展规律差异较大.非饱和状态下,u d在试验前期增长较快且试验中后期波动较小;饱和状态下,u d前期增长较慢,近似线性增长,试验中后期孔压波动较大.参考文献:[1]马维嘉,陈国兴,李磊,等.循环荷载下饱和南沙珊瑚砂的液化特性试验研究[J].岩土工程学报,2019,41 (5):981⁃988.MA W J,CHEN G X,LI L,et al.Experimental study on liquefaction characteristics of saturated cora sand in Nansha Islands under cyclic loading[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2019,41(5):981⁃988.(in Chinese)[2]高冉,叶剑红.中国南海吹填岛礁钙质砂动力特性试验研究[J].岩土力学,2019,40(10):3897⁃3908, 3919.GAO R,YE J H.Experimental investigation on the dynamic characteristics of calcareous sand from the reclaimed coral reef islands in the South China Sea[J]. Rock and Soil Mechanics,2019,40(10):3897⁃3908, 3919.(in Chinese)[3]PANDO M A,SANDOVAL E A,CATANO J. Liquefaction susceptibility and dynamic properties of calcareous sands from Cabo Rojo,Puerto Rico[C/OL]∥Proceedings of the15th World Conference on Earthquake Engineering.Lisbon,Portugal:Sociedade Partuguesa de Engenharia Sismica(SPES),2012.[2020⁃10⁃15].http:∥www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/wcEE2012_5740. pdf.[4]SANDOVAL E A,PANDO M A.Experimental assessment of the liquefaction resistance of calcareous biogenous sands [J].Earth Sciences Research Journal,2012,16(1):55⁃63.[5]JAVDANIAN H,JAFARIAN Y.Dynamic shear stiffness and damping ratio of marine calcareous and siliceous sands [J].Geo⁃Marine Letters,2018,38(3):1⁃8. [6]JAFARIAN Y,JAVDANIAN H,HADDAD A.Dynamic properties of calcareous and siliceous sands under isotropic and anisotropic stress conditions[J].Soils&Foundations, 2018,58(1):172⁃184.[7]刘汉龙,胡鼎,肖杨,等.钙质砂动力液化特性的试验研究[J].防灾减灾工程学报,2015,35(6):707⁃711,725.LIU H L,HU D,XIAO Y,et al.Test study on dynamic liquefaction characteristics of calcareous sand[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2015, 35(6):707⁃711,725.(in Chinese)[8]王刚,查京京,魏星.循环三轴应力路径下钙质砂颗粒破碎演化规律[J].岩土工程学报,2019,41(4):755⁃760.WANG G,CHA J J,WEI X.Evolution of particle crushing of carbonate sands under cyclic triaxial stress path [J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2019, 41(4):755⁃760.(in Chinese)[9]梁珂,陈国兴,王彦臻,等.珊瑚砂动剪切模量预测的应变⁃损伤状态耦合模型[J].岩土工程学报,2019,41 (10):1863⁃1871.LIANG K,CHEN G X,WANG Y Z,et al.Coupled shear strain⁃damage state model for prediction of shear modulus of coral sand[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2019,41(10):1863⁃1871.(in Chinese) [10]SHAHNAZARI H,JAFARIAN Y,TUTUNCHIAN M A,et al.Undrained cyclic and monotonic behavior of hormuzcalcareous sand using hollow cylinder simple shear tests[J].International Journal of Civil Engineering,2016,14(4):209⁃219.[11]黄宏翔,陈育民,王建平,等.钙质砂抗剪强度特性的环剪试验[J].岩土力学,2018,39(6):2082⁃2088.HUANG H X,CHEN Y M,WANG J P,et al.Ringshear tests on shear strength of calcareous sand[J].Rockand Soil Mechanics,2018,39(6):2082⁃2088.(inChinese)[12]蒋明镜,许泽伟,刘俊,等.循环荷载下钙质砂单颗粒破碎试验研究[J].天津大学学报(自然科学与工程技术版),2019,52(增刊1):23⁃28.JIANG M J,XU Z W,LIU J,et al.Experimental studyon single⁃particle crushing of calcareous sand under cyclicloading[J].Journal of Tianjin University(Science andTechnology),2019,52(Suppl1):23⁃28.(in Chinese)436 第6期高 盟,等:南海非饱和钙质砂动力特性三轴试验研究[13]刘鑫,李飒,刘小龙,等.南海钙质砂的动剪切模量与阻尼比试验研究[J].岩土工程学报,2019,41(9):1773⁃1780.LIU X,LI S,LIU X L,et al.Experimental study ondynamic shear modulus and damping ratio of calcareoussands in the South China Sea[J].Chinese Journal ofGeotechnical Engineering,2019,41(9):1773⁃1780.(in Chinese)[14]魏久淇,王明洋,邱艳宇,等.钙质砂动态力学特性试验研究[J].振动与冲击,2018,37(24):7⁃12.WEI J Q,WANG M Y,QIU Y Y,et al.Impactcompressive response of calcareous sand[J].Journal ofVibration and Shock,2018,37(24):7⁃12.(inChinese)[15]许成顺,栾茂田,郭莹.砂土动应力-应变发展特性试验[J].北京工业大学学报,2008,34(9):956⁃960.XU C S,LUAN M T,GUO Y.Experimental study ondynamic stress⁃strain development of sand[J].Journal ofBeijing University of Technology,2008,34(9):956⁃960.(in Chinese)[16]赵章泳,邱艳宇,紫民,等.含水率对非饱和钙质砂动力特性影响的试验研究[J].爆炸与冲击,2020,40(2):37⁃49.ZHAO Z Y,QIU Y Y,ZI M,et al.Experimental studyon dynamic compression of unsaturated calcareous sand[J].Explosion and Shock Waves,2020,40(2):37⁃49.(in Chinese)[17]魏久淇,吕亚茹,刘国权,等.钙质砂一维冲击响应及吸能特性试验[J].岩土力学,2019,40(1):191⁃198,206.WEI J Q,LÜY R,LIU G Q,et al.One⁃dimensionalimpact responses and energy absorption of calcareous sand[J].Rock and Soil Mechanics,2019,40(1):191⁃198,206.(in Chinese)[18]崔凯,李永奎.川西崩坡积混合土循环荷载下非饱和动本构模型[J].岩土力学,2017,38(8):2157⁃2166.CUI K,LI Y K.Study on constitutive model ofunsaturated Chuanxi talus mixed soil under cyclic loading[J].Rock and Soil Mechanics,2017,38(8):2157⁃2166.(in Chinese)[19]高运昌,彭晓东,高盟,等.南海钙质砂的液化特性动三轴试验研究[J].山东科技大学学报(自然科学版),2020,39(2):69⁃76.GAO Y C,PENG X D,GAO M,et al.Dynamic triaxialtest on liquefaction characteristics of calcareous sand inSouth China Sea[J].Journal of Shandong University ofScience and Technology(Natural Science),2020,39(2):69⁃76.(in Chinese)[20]谢定义.土动力学[M].西安:西安交通大学出版社,1988:2⁃31.[21]PARASHAR S P,WONG K S,CHOA V,et al.Shearstrength,volume change and permeability characteristicsof a compacted residual soil[C]∥InternationalConference on Unsaturated Soils.Paris:Presses de I′Écde National Desponts et Chaussées,1995:165⁃170.(责任编辑 郑筱梅)536。

动三轴试验操作步骤(精)

动三轴试验操作步骤(精)

动三轴试验操作步骤1 开机1.1 开电脑1.2 开控制器(黑色机箱中红色按钮),打开控制程序,在参数选项中选择“动态试验”;将调整部分改为变形、位移控制,如已经为此种状态,则改为负荷、围压控制,然后再改回(以防开油源时侧向活塞突然升高,水喷出)。

1.3预热15~30分钟。

1.4 开油源,按“启动”按钮,10秒后按下“高压”按钮,然后缓慢调节调压阀(油源)至5~6Mpa (可根据需要调更高),开冷却水。

2 安装试样说明:试样必须饱和。

试样饱和按照试验规程可以有多种方法,一般选用真空饱和,具体试验步骤见试验规程。

如试验需要,可再进行反压饱和或者水头饱和。

2.1 控制区,调整轴向及侧向为变形、缸位置控制;拖动轴向及侧向平均值调整,使其居于最左或最低以便装样;开上下孔压阀排除管路中气体进行负荷、围压、上孔压、下孔压清零,变形不清零。

2.2 将饱和好的试样套好橡皮膜,两端分别放滤纸、透水石,然后将两端的橡皮膜翻转。

微开下孔压阀,使试样安装底座有一层水膜,将试样平推放在底座上,翻下下端橡皮膜,缠2-3条橡皮条,每条3-4圈(橡皮条先缠在底座上)。

2.3 升底座,确认轴向控制方式为变形控制,缓缓拉动轴向调整,右移,约-30mm左右,看试样是否与上底座接触,快要接触时,鼠标点轴向调整,使缓缓上升,接触时负荷具体值与土样软硬程度相关。

2.4 翻上端橡皮膜,微开下孔压阀,向试样中缓缓注入水,以赶出试样与橡皮膜之间的气泡,可使用刷子轻轻驱赶,当无气泡时,可抽出下孔压体变管中的水,然后关下孔压阀。

2.5 盖压力室,依次拧紧6个螺丝,打开压力室右侧的进出水开关。

向压力室注水,当压力室注满水时(上部排气阀出水)关闭进水阀和压力室右侧的进出水开关。

拧紧排气阀。

清理顶盖多余的水。

3 设置参数3.1 调用固结参数菜单区选择设置,选择固结方案,一般为围压、固结比、加载时间和固结时间,修改口令为213t,修改后另存在原目录下,再次调用。

非饱和黄土强度特性的常规三轴试验研究

非饱和黄土强度特性的常规三轴试验研究

[收稿日期]2001-12-11;[修订日期]2002-01-11;[责任编辑]李石梦。

[第一作者简介]刘 春(1972年-),男,2000年毕业于兰州铁道学院,获硕士学位,现为中科院武汉岩土力学研究所博士研究生,主要研究方向为边坡工程中岩土体强度的研究。

岩土工程非饱和黄土强度特性的常规三轴试验研究刘 春1,丁 力2(1.中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉 430071;2.兰州铁道学院土木工程学院,兰州 740073)[摘 要]以马兰黄土为例,对非饱和黄土的强度特性进行了常规三轴试验研究,根据试验结果,提出了非饱和黄土的吸力强度与饱和度之间的非线性关系表达式,并证实了非饱和黄土抗剪强度与含水量之间存在指数函数关系。

[关键词]非饱和黄土 常规三轴试验 吸力强度 非线性关系[中图分类号]T U 444 [文献标识码]A [文章编号]0495-5331(2002)05-0089-03 黄土是一种特殊的第四纪陆相松散堆积物,覆盖了我国西北、华北等地区64万km 2的疆土。

位于西北地区的马兰黄土,在干旱半干旱及地下水深埋条件下,常常处于非饱和状态。

非饱和黄土的强度特性较一般的粘性土更为复杂,其强度是黄土体抵抗剪切破坏能力的量度,也是黄土地基工程、边坡工程和洞室工程设计计算的重要参数。

在西部大开发战略实施中,基础设施建设、生态环境改善均与黄土密切联系。

因此研究非饱和黄土的强度特性极为重要。

1 非饱和土理论非饱和土的抗剪强度研究开展较早的是美国,以后有很多学者对这一课题进行了研究,具有代表性的有Bishop 和Fredlund 的理论[1]。

Bishop (1960)提出如下以有效应力表达的非饱和土抗剪强度公式:τf =c′+[(σ-u α)+x (u α-u w )]tan φ′(1)式中:c ′和φ′分别为有效粘聚力和有效内摩擦角;σ为总应力;u α为孔隙气压力;u w 为孔隙水压力;x 为有效应力参数。

GDS三轴仪的非饱和土试验操作方法_李孝平 (1)

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。

非饱和路基粘土强度与变形特性的三轴试验研究

非饱和路基粘土强度与变形特性的三轴试验研究

Tra ilTetS u y 0 te g h a d Deo m ai n Ch r ce ite ix a s t d n S r n t n f r to a a trsis
o s t r t d Cly S b r d fUn a u a e a u g a e
2 H bi kb『 吖 Scryo Go cnc n r t a E g en . ue K I 咖 e i ethi adS u u l ni r g,W hn, ue40 7 .Ci ; D utf e l a tcr n i e ua H bi 302 h n a
象; 同吸 力下 , 相 围压越 大, 应力峰值越 高; 偏 不同吸力下 , 随着吸 力的增加 , 表观粘 聚力逐渐增 大 , 是 但 这种增 大关 系是 非线性的 , 而有效 内摩擦 角有所减 小, 变化不 大; 但 非饱 和路基 粘土试样在 剪切过程 中
般 表 现 为 剪缩 。 关键词 : 路基 ; 饱 和 土 ;强度 ; 变 ;固结 排 水 三 轴 试验 非 体 中图分 类号 :U 1 . 46 1 文献标识码 : A 文章编号 :l7—14 (00 0- 02- 0 62 14 2 1)4- 04 -5 -
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GDS三轴仪的非饱和土试验操作方法

GDS三轴仪的非饱和土试验操作方法

摘要: 与传 统 三轴仪 相 比 , DS三轴 仪有 着 显著 的优 势. GD G 对 S三轴仪 进 行 了详 细 介 绍 , 其 组 成 从 部分 、 工作 原理 到试 验过 程 中的具 体 操作 , 应用 G 并 DS三轴 仪研 究 了某高 心 墙 堆 石 坝 非饱 和 土填
料 的强度特 征 , 到 了该 土样 的抗 剪 强度参 数. 得 关键 词 : DS三轴仪 ; 非饱 和 土 ; 陶土 板 ; 基 质 吸力 G 中图分 类号 : U4 1 T 1 文 献标 识码 : A 文章 编 号 : 6 29 8 2 0 ) 50 3 —4 1 7 —4 X( 0 8 0 —0 70
( . C l g fCii 1 o l e o vl& H y r p we gn e i g,Chn r e Go g s U nv e d o o rEn i e rn ia Th e r e i.,Yih n 4 0 2 c a g 4 3 0 ,Ch n ; 2 ia .
方 式 , 免 了 由 外 部 测 量 所 造 成 的 一 系 列 误 差 , 而 避 因
压 控制 器分 别 控 制 轴 向压 力 、 围压 和 反 压 , 1台气 压
控 制器 控制 孔 隙气压 )压 力 室 和数 据 采 集 系统 ( 括 、 包
传感器 、 数据采集 板和 电脑 ) 3大部 分组 成. 4台控 制 器
s me e b n me tfl n t ra . F n l o m a k n i i g ma e i 1 i a l l y,i h a t e g h p r me e sa e o t i e . t s e r s r n t a a t r r b a n d s
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非饱和土试验操作手册

非饱和土试验操作手册

GDS 非饱和土模块GDS 非饱和土三轴试验系统操作手册孔孔©GDS Instruments Ltd,2003关于本手册UNSAT用户手册描述了作为目前GDS三轴系统扩充的GDS非饱和土试验系统。

关于安装和运行UNSAT系统软件请参考GDSLAB软件手册。

该手册也可以和相应的GDSTTS,GDSTAS等系统的手册结合使用。

关于本手册 (1)1 简介 (3)2 GDSLAB 非饱和土软件模块 (3)3 如何完成非饱和土试验? (3)3.1 方法1 – GDS 1000cc 气压/体积控制器 (4)3.2 方法2 – HKUST 内压力室 / 差压测量 (6)3.3 测量大气压的要求 (8)3.4 用于非饱和土试验的GDS UNSAT底座 (8)3.5 高进气值陶土板的特性. (9)4 准备高进气值陶土板(饱和) (11)5 准备用于非饱和土试验的试样 (12)5.1 设置饱和度 (12)5.2 土水特征曲线 (12)5.3 在饱和或不饱和条件下的排水试验 (13)1 简介GDS非饱和土系统是传统三轴试验的扩展,主要用来研究地下水位以上的土地特性,可以模拟现场的应力状态和饱和状态。

应力路径的使用使得大多数标准试验可以模拟实际状态下饱和和非饱和试样的轴向和径向应力和孔隙水压、孔隙气压试验。

4D线性应力路径试验可以模拟现场的状态,轴向和径向应力,孔隙气压和水压可以同时变化。

在应力路径的每一个分支,计算每一个压力控制器的不连续的中间目标值。

对于这个试验,要进行下一个不连续的目标值,所有四个压力控制器必须汇聚到他们的当前目标值。

试验的影响是只能运行最慢的压力控制器的最大速度(通常是孔隙气压控制器,因为气体比除气水的压缩性更高)。

2 GDSLAB非饱和软件模块GDSLAB非饱和土试验模块的主要部分是4维应力路径。

4D应力路径可以同时控制孔隙气压、孔隙水压、径向和轴向控制器。

规则与饱和土试验中的应力版本(2D)一样,只是增加了控制孔隙气压和孔隙水压的功能。

动三轴实验报告

动三轴实验报告

式中������------泊松比,饱和土可取 0.5。 3 阻尼比 D 的测定 阻尼比 D 是阻尼系数 c 与临界阻尼系数c������������ 的比值,用振动三 轴试验测定的阻尼比 D 表示每振动一周中能量的耗散,又称为土的 等效粘滞阻尼比。 图 3 的滞回曲线已说 明土的粘滞性对应力-应 变关系的影响。这种影响 的大小可以 从滞回环的 形状来衡量,如果粘滞性 愈大,环的形状就愈趋于
图 5 动应力-动弹性模量关系曲线
宽厚,反之则趋于扁薄。 这种粘滞性实质上是一种阻尼作用,试验证明,其大小与动力 作用的速率成正比,因此可以说是一种速度阻尼。 上述阻尼作用可用等效滞回阻尼比来表征,其值可从滞回曲线 (图 6)求得,即 D������ =
������
4������������������
图 7 不同动应力下的动应变
的σ������ − ������������������关系曲线,根据给定的 n 值,可确定相应的动强度。 为了求得在模拟的振动次数 n 范围内动应力与动应变的关系及相 应的动抗剪强度指标,可以由图 7a)绘出图 7c),其方法是改变试样
′′ ′′′ 的周围压力σ3 ,分别求得在σ′ 3 、σ3 、σ3 下的σ������ − ������������������曲线族,于是 ′′ ′′′ 在给定的振动次数下,可求得相应的动应力σ′ ������ 、σ������ 、σ������ ,用这 3 个
此循环周数需视模拟动力对象以及试样的软硬程度及结构 性大小而定,一般在 10~50 周之间,以观测振动次数对 动应变值的影响,然后在逐渐加大动应力条件下,求得不 同动应力作用下的应力~应变关系。 在每一级动应力σ������ 作用下,可以求得如图 3a)所示的相应动应 变ε������ 曲线。如果试样是理想的弹性体,则动应力σ������ 与动应变ε������ 的两 条波形线必然在时间上是同步对应的,即动应力作用的同时,动应 变随即产生。但土样实际上并非理想弹性体,因此,它的动应力σ������ 与相 应的动应变ε������ 波形在时间上并不同步,而是动应变波形线较动 应力σ������ 波形线有一定的时间滞后。如果把每一周期的振动波形,按 照同一时刻的σ������ 与ε������ 值,一一对应地描绘到 σ������ − ε������ 坐标系上,则可 得到如图 3b)所示的滞回曲线。根据定义可知,动弹性模量此时应 为此滞回环割线的平均斜率。

动三轴试验操作步骤(精)

动三轴试验操作步骤(精)

动三轴试验操作步骤(精)
一、实验概述
动三轴试验是模拟产品在实际使用过程中所遇到的各种情况,用以测试其可靠
性和耐久性的一种试验方法。

本文将介绍动三轴试验的具体操作步骤和注意事项。

二、设备准备
1.动三轴试验设备及配件:三轴台、振动台、数据采集系统等。

2.系统测试设备:如电脑、网络设备,以及相应的测试软件。

三、试验操作步骤
1.将待测试产品安装至振动台上,连接好各种操作方式所必需的连接线
路。

2.打开系统测试设备,运行相应的测试软件。

3.打开三轴控制台软件,设置相关参数,例如:振动幅度、振动频率等。

确保参数设置正确无误。

4.选择合适的测试场景,根据要求选择或添加测试用例。

5.开始试验并记录测试数据,包括振动强度、振动频率、时间等,并进
行实时监测记录。

6.测试完成后,将测试数据导出,并进行分析处理。

四、注意事项
1.严格按照设备使用说明进行操作,不得随意更改设备参数。

2.如发现任何问题,必须及时停止试验并上报相关部门。

3.在进行大型设备试验时,需要对设备进行周密的安全检查,并注意安
全防护措施。

4.试验操作过程中,需要实时监测设备运行情况,确保设备操作正常,
如出现异常情况应立刻停止试验。

五、总结
本文介绍了动三轴试验的操作步骤和注意事项,仅供参考。

在实际试验操作中,应当结合实际情况加以处理,并注意设备安全使用,确保试验结果准确有效。

gds非饱和三轴仪操作流程

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。

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非饱和土的三轴拉伸试验研究

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 40k a以上的反压进行饱和 , 0 P 加压持续 1h以上。然后
试验时 , 首先将装 有进 气值 大于 10 k a陶 土板 的压力 室 缩和三轴拉伸 的大 、 主应 力方 向发生转 向。 0 P 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2 8卷第 l 0期 20 0 6年 l 0月




Vo . 8. . 0 1 2 No 1
Oc ., 0 6 t 20
YELL0W RI VER
【 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

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。

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非饱和土试验步骤
1.控制器充排水:试验之前先将控制器中的水排出一部分然后再吸水,确保控制器中水装满2/3且无气泡;
2.饱和陶土板::施加不超过50kPa的反压,打开孔压传感器端阀门,排出管路和底座内部的气泡,然后关闭阀门,当发现陶土板上表面完全被水覆盖表明陶土板基本饱和;
3.安装试样:安装试样时小心土颗粒,特别是砂子掉入压力时内部,安装试样尽量采用三半模以减小对试样的扰动;
4.内压力室和参照管注水:试样装好之后安装内压力室,将差压传感器的两根管道分别与内压力室和参照管相连,给内压力室和参照管注水,打开湿湿差压传感器上部的堵头,排出管路中的气泡,气泡排完后保证参照管水位大约在2/3位置,内压力室水位在细管中间位置;
5.安装外压力室:安装压力室之前确保轴向力传感器处于最上位置,安放压力室时观察拉伸帽是否压住试样,螺栓需要对称拧紧;
6.荷重传感器清零:通过软件对力传感器清零;
7.调接触:调节荷重传感器位置,观察荷重传感器读数,当读数达到0.005左右时锁紧轴向加载杆;
8.压力室充水:打开压力室顶部排气孔的堵头,打开进水阀门给压力室注水,装满之后关闭进水阀门和排气孔的堵头;
9.加压检查:通过电脑施加20kPa围压,观察压力室是否漏水,观察孔压传感器读数是否迅速上升到与围压值相等,如果相等则橡皮膜破裂;
10.吸力平衡:吸力平衡阶段主要的目的是给试样施加一个基质吸力让试样由饱
和状态变成非饱和状态。

为了保护设备并让试样与压力杆接触,在设置压力时应该遵循一个原则:轴向压力>径向压力>孔隙气压>反压;
11.等吸力固结:等吸力固结也采用应力控制模块。

等吸力固结时反压和孔隙气
压保持不变,同步增大围压和轴向压力,过观察反压体积是否稳定来判断固结是否完成;
12.等吸力剪切:剪切包括应力控制和应变控制。

剪切过程一定要比较缓慢避免
孔隙水压力发生较大变化;
13.压力卸载:试验完成之后要卸载压力,卸载压力时应该按照由内向外的一个
原则,即卸载压力的顺序是反压、孔隙气压、轴压和围压(注意轴压采用体积清零进行卸载)。

在卸载围压时可以同步打开内外压力室排水阀门,通过一定压力加快排水过程。

卸载完成之后应该卸掉孔隙气压力管路,同时拎动压力杆顶部的螺栓让压力杆向上移动接近其上限(拧动时保证压力杆不跟随一起转动);
14.拆外压力室:拎动螺栓卸载外压力室,注意应对称松开;
15.拆内压力室:拔出内压力室两侧的管路,取内压力室时慢慢摇动缓慢取出,
注意不要用力过猛;
16.拆试样:先拆底部橡皮筋,将试样移动到压力室外部后在拆试样帽,拆完样
之后将陶土板、底座和试样帽清洗干净。

17.。

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