三轴剪切试验
土的抗剪强度三轴压力实验流程以及优点
土的抗剪强度三轴压力实验流程以及优点
内容:
土的抗剪强度是评价土体强度的一个重要指标。
为了测试土体的抗剪强度,通常采用三轴压力实验。
三轴压力实验的基本流程如下:
1. 取样:采用无扰动采样获得代表性的土样。
2. 处理样品:将土样制成三轴试验规定的圆柱形试件,两端平整,侧面涂油。
3. 饱和样品:将试件放入三轴仪的样品室内,从下端灌入水使试件饱和。
4. 固结:关闭排水,加载轴向压力使试件达到所需的初始应力状态并固结。
5. 剪切:保持轴向压力不变,逐步加载横向压力使试件发生剪切破坏。
记录各阶段的应变和位移。
6. 分析:根据加载过程中试件的应力和应变关系,绘制应力-应变曲线和抗剪强度包线,计算抗剪强度参数。
三轴压力实验的优点:
1. 可以准确控制和测量各向应力状态。
2. 可以获得土体抗剪强度的重要参数:粘聚力和内摩擦角。
3. 可通过改变固结压力模拟土体不同的初始应力状态。
4. 可通过饱水和排水条件模拟土体的饱水和不饱水状态。
5. 试验设备成熟,测试过程可靠,结果准确。
6. 可通过不同条件的试验对比分析土体抗剪强度的各种影响因素。
综上,三轴压力实验是获得土体抗剪强度参数的标准实验方法,对于土工 engineering 和地基基础设计具有重要意义。
三轴剪切试验
下圆盘之间，再用钢丝锯或削土刀紧靠侧板，由上往下细心切削，边切削边转动圆盘，直
到土样被削成规定直径为止。然后按试验要求的试样高度，截取试样，并削平上下两端，
见附图 10.7。 对于较硬的土样，先用削土刀或钢丝锯切取一稍大于规定尺寸的土样，上下两端削平，
3124来自5附图 10.6 饱和器
1.土样筒；2.紧箍；3.夹板； 4 一拉杆；5.透水石
1 3
2
3 附图 10.7 切土盘
1.轴 2.上盘 3.下盘
2 1
附图 10.8 切土器
1.土样 2.切土器 3.支架
附图 10.9 应变控制式三轴剪切仪
l.调压筒；2.周围压力表；3.周围压力阀；4.排水阀；5.体变管；6.排水管；7.变形量表；8.量力环；9.排气孔；10.轴向 加压设备；1l.压力室；12.量管阀；13.零位指示器；14.孔隙压力表；15.量管；16.孔隙压力阀；17.离合器；18.手轮
⑶反压力饱和：试样要求完全饱和时，应对试样施加反压力。反压力系统和周围压力 系统相同(对不固结不排水剪试验可用同一套设备施加)，但应用双层体变管代替排水量管。 试样装好后，调节孔隙水压力等于大气压力，关闭孔隙水压力阀、反压力阀、体变管阀、 测记体变管读数。开周围压力阀，先对试样施加 10~50kPa 的周围压力，开孔隙水压力阀， 待孔隙水压力变化稳定，测记读数，关孔隙水压力阀。反压力应分级施加，同时分级施加 周围压力，以尽量减少对试样的扰动。周围压力和反压力的每级增量宜为 30kPa，开体变 管阀和反压力阀，同时施加周围压力和反压力，缓慢打开孔隙水压力阀，检查孔隙水压力 增量，待孔隙水压力稳定后，测孔隙水压力和体变管读数，再施加下一级周围压力和反压 力。计算每级周围压力引起的孔隙水压力增量，当与之比u/30.98 时，认为试样饱和。
三轴剪切试验的三种方法
三轴剪切试验的三种方法
三轴剪切试验是一种用于测试材料弹性、强度和塑性的试验方法,一般有三种不同的试验方法:
1. 自由落体试验:该试验方法是最简单的试验方法之一,通过在材料上施加重力来测试其弹性和强度。
自由落体试验通常在实验室中使用,可以通过测量落点的高度和位移来估算材料的弹性和强度。
2. 抛射试验:该试验方法是通过在材料上施加弹性波或冲击波
来测试其强度和弹性的试验方法。
这种试验方法通常用于测试材料的弹性和塑性,可以通过测量冲击能量、冲击时间和冲击频率等参数来估算材料的弹性和强度。
3. 压力试验:该试验方法是通过施加压力来测试材料的强度和
其他性能的试验方法。
压力试验通常包括三种不同的类型:拉伸试验、压缩试验和剪切试验。
拉伸试验是指向材料施加弹性力,以测量其长度的伸展。
压缩试验是指向材料施加压力,以测量其体积的压缩。
剪切试验是指向材料施加剪切力,以测量其破坏性质和强度。
这三种试验方法通常有各自的优缺点和适用范围,根据具体的应用场景选择最合适的方法即可。
三轴剪切试验操作规程
三轴剪切试验操作规程1、将仪器放在固定位置上，调平仪器。
2、试验前应在各齿轮处加少量机油润滑，打开电源预热20分。
3、三轴试验根据排水情况分为三种类型：即不固结不排水(UU)试验、固结不排水剪（CD）测孔隙水压力(CU)试验和固结排水剪(CD)试验已适用不同工程条件而进行强度指标测定。
4、三轴试验必须制备3个以上性质相同的式样，在不同周围压力下进行试验。
周围压力宜根据工程实际试验要求确定。
5、应变控制式三轴仪由压力式、轴向加压设备、周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力系统、轴向变形和体积变化测量系统组成。
6、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7、在压力室的底座上，依次放上不透水板、试样及不透水试样帽，将橡皮膜筒套在试样外，并用橡皮圈将橡皮腊两端与此同时底座及试样帽分别扎紧。
8、将压力室罩顶部活塞提高，放下压力室罩，将活塞对准试样中心，并均匀地拧紧底座连接螺母。
向压力室注满纯水待压力室顶部排气孔有水溢出时，拧紧排气孔，并将活塞对准测力计和试样顶部。
9、按电控柜面板的围压设定，设置试验需要的围压值，将离合器调到空位，转动空挡手轮，当试样帽与活塞及测力计接触，装上变形指示计，将测力计和变形指示计调至零位。
10、输入工程编号、土样编号、试验方法，剪切速率。
11、关排水阀，开周围压力阀，施加周围压力，开始剪切。
12、试验结束后，关电动机，关周围压力阀，脱开离合器将离合器调至于粗位，转动粗调手轮，将压力室降下，打开排气孔，排除压力室内的水，拆卸压力室罩，拆除试样。
关掉电源，擦洗仪器。
山西春晖工程质量检测有限责任公司。
三轴试验
剪切试样按下列步骤进行： （1）将轴向测力计、轴向变形百分表及孔隙 水压力读数均调整至零民。 （2）选择剪切应变速率，进行剪切。粘质土 每分钟应变为0.05%～0.1%；粉质土每分钟应变 0.1%～0.5%。 （3）测记轴向压力、孔隙水压力和轴向变形。 （4）试验结束，关电动机和各阀门，开排气 阀，排除压力室内的水，拆除试样，描述试样破 坏形状。称试样质量并测定含水量。
破坏后的试样
1.不固结不排水试验
（1）剪切应变速率宜为每分钟应变0.5%～ 1.0％。 （2）启动电动机，开始剪切。试样每产生 0.3%～0.4％的轴向应变，测记一次测力计读数和 轴向变形值。当轴向应变大于3％，每隔0.7%～ 0.8％的应变值测记一次读数。 （3）当测力计读数出现峰值时，剪切应继续 进行，超过5%的轴向应变为止。当测力计读数无 峰值时，剪切进行到轴向应变为15%～20%。 （4）试验结束，关电动机，关周围压力阀， 开排气阀，排除压力室内的水，拆除试样，描述 试样破坏形状。称试样质量，并测定含水量。
4.3.2 三轴压缩试验
横梁
试样应力特点
与试验方法
百分表
量力环
量 水 管
试 样
强度包线 试验类型 优缺点
孔压 量测
围压 力 3 阀门
马达
阀门
二、试验方法：
三轴剪切试验可分为不固结不排水试验（UU）、固结 不排水试验（CU）以及固结排水剪 试验（CD）。 1、不固结不排水试验：试件在周围压力和轴向压力下直 至破坏的全过程中均不允许排水， 土样从开始加载至试 样剪坏，土中的含水率始终保持不变，可测得总抗剪强度 指标c 和φ ； 2、固结不排水试验：试样先在周围压力下让土体排水固 结，待固结稳定后，再在不排水 条件下施加轴向压力直 至破坏，可同时测定总抗剪强度指标 和 或有效抗剪强度 指标 和及孔隙水压力系数； 3、固结排水剪试验：试样先在周围压力下排水固结，然 后允许在充分排水的条件下增加 轴向压力直至破坏，可 测得总抗剪强度指标和 。
三轴剪切试验总结
tg c ϕστ⨯+=
τ=f 三轴剪切试验总结
.试验围压3σ，保持不变，
此时试件各向主应力相等， 试件不产生任何剪应力，
不发生破坏。
通过轴向加荷系统施加压力，当轴向压力增大，试件受剪破坏，设剪切破坏时，轴向加荷系统加在试件上的竖向应力（偏应力）为1σ∆，则试件破坏时的最大主应力
131σσσ∆+=311σσσ-=∆，当1σ大于轴向压力时候，试件未发生破坏，当1σ小
于轴向压力时候，试件未发生破坏
不固结不排水UU ：饱和粘性土快速加荷，孔隙水压力保持不变u u c ϕ,
固结排水CU ：施加围压3σ，允许试件充分排水，试件固结稳定后，关闭排水阀，施加
排水试验时，强度包线为斜线 时，强度包线同砂土，为通过原点的线
对于砂土，粘聚力为0，三轴剪切的应力圆的强度包线通过原点
3131sin σσσσϕ+-=
，有效内摩擦角u
2sin 3131-+-=σσσσϕι
对于超固结饱和粘土的不固结不排水，当固结不排水的cu cu C ,,3ϕσ已知时，不固结不排水的抗剪强度ο
σσ2
31-=
u
c ，
()cu
cu
u cu c ϕϕϕσσsin 1cos 2sin 131-⨯++⨯=
当固结不排水的cu ϕσσ,,31已知时，()()
cu
cu cu cu c ϕϕσϕσcos 2sin 1sin 131⨯+⨯--⨯=
正常固结饱和粘土三种试验强度包线比较 超固结饱和粘土强度包线比较
=。
三轴不固结不排水剪切试验原理
三轴不固结不排水剪切试验原理好啦，今天我们来聊聊三轴不固结不排水剪切试验，听起来是不是有点拗口？别急，慢慢来，咱们从头说起。
其实呢，这个试验的名字也许让你一听就觉得像是专门为工程师或者那些学土木的“大佬”准备的，但实话告诉你，它其实是一个超级重要的土壤测试，能帮助我们搞清楚土壤在不同条件下的强度和稳定性。
你想啊，土壤是不是能承受住咱们建筑物的重量，能不能抗得住地震这些事情，靠它就能帮大忙。
三轴试验，其实顾名思义就是土壤样本被放进一个像筒子一样的装置里，围着它的有一个外壳，我们给土壤施加压力，看看它在各种不同条件下的表现。
这个过程就像是给土壤来个“体检”，你想像下吧，这个样本就像是一个运动员，给它增加一点压力，看看它在高压下还能不能继续“跑步”。
至于“不固结不排水”呢，嘿，这两句话其实就告诉我们，试验中，咱不去做一些特殊处理，比如固结或者让水流出去，纯粹就是测它在这个状态下的自然反应。
咋说呢，就像是让运动员在不做任何热身的情况下直接上场，看看他能跑多远。
为什么要搞这个不固结不排水试验呢？其实就是为了模拟一些真实的工程环境。
比方说，咱们建筑工地上，很多土壤的状况其实都不那么理想，尤其是那些深埋在地下的土层，可能湿气都没法及时排出去，压力一大就容易变得不稳定。
你看，地震一来，楼房就得晃动，这就是因为地下的土壤没有得到“适当”处理。
如果咱们不提前搞清楚土壤到底能扛多大压力，建筑物怎么敢放心往上盖？所以，通过这个试验，咱们能更清楚地知道，在压力下，土壤会怎么样，能不能保持稳定，能不能承受建筑的重量。
这可不是小事，关系到大家的生命安全呀！试验的过程其实挺简单的：你得拿到一块土壤样本，放到试验的三轴装置里。
接着呢，给它施加不同的轴向荷载，看看它到底能忍受多少压力而不发生断裂。
然后呢，因为不排水，所以咱就不让水流出来了，这个时候土壤的孔隙水压力就会在试验过程中积累起来。
测量这个土壤在承受压力时的剪切强度和其他的物理性能。
【大学实验】土的三轴剪切试验PPT
• 1．选取一定数量的代表性土样，（对直径 3.91厘米试样约取二公厅），经风干碾碎过 筛，测出风干含水量，按要求含水量算出 所需加水量。
ppt课件
9
• 2．将需加的水量喷洒到土料上，稍
静置后装入塑料袋，然后置于密闭容 器内、至少20小时，使含水量均匀。 取出土料复测其含水量，若所测含水 量与要求含水量差值在1％以内，则可 以进行击实土样，否则需调整含水量 至符合要求为止。
ppt课件
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• 三、试样安装
• ⑴ 打开孔隙压力阀，使仪器底座充水， 将煮沸过的透水石滑入仪器底座上，放上 一张滤纸，关闭孔隙压力阀。
• ⑵ 活动三瓣膜后将试样取出，上面放好滤 纸和透水石，放到仪器底座上。
• ⑶ 把乳胶膜放在承膜筒内，二头翻在承膜 筒上通过吸吸气孔加真空负压。使乳胶膜 紧贴在承膜筒内壁上，然后套入试样外面。 放气，翻下乳胶膜二头取下承膜筒。
ppt课件
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• ⑷ 把试样下端的乳胶膜与仪器底座用乳胶 带扎紧。然后放上对开膜（保护试样）和 上帽，同样将上帽和乳胶膜扎紧。取走对 开膜。
• ⑸ 装上压力室（注意不要碰试样），并从 注水孔向压力室注满水扭好注水孔的封闭 螺丝。
• ⑹ 关闭排水阀，记下排水量管及孔压表读 数。
ppt课件
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四、试样排水固结：
⑴ 施加σ3固结周压力（ 100、200、 300KPa），并读排水量管读数，（注
意管中不得有气泡）。
⑵ 慢慢打开孔压阀，量测孔隙压力，
计算孔压系数。
⑶ 慢慢打开排水阀，使试样中的水通
过顶帽流入量水管（试样开始固结），
使孔隙压力慢慢消pp散t课件。
15
⑷ 不断观察量水管读数，同时注意保持量水管水 面应置于试样中心高度处。
三轴剪切试验
桂 林 理 工 大 学
三 轴 压 缩 试 验
SY30-20型应变控制式三轴仪 型应变控制式三轴仪
桂 林 理 工 大 学
三 轴 压 缩 试 验
TSZ-3型应变控制式三轴仪 型应变控制式三轴仪
桂 林 理 工 大 学
三 轴 压 缩 试 验
天平：称量 天平：称量200 g，感量 ，感量0.01 g；称量 ；称量1000 g，感量 ， 0.1 g。 。 橡皮膜：应具有弹性，厚度应小于橡皮膜直径的1 橡皮膜：应具有弹性，厚度应小于橡皮膜直径的 ／100，不得有漏气孔。 ，不得有漏气孔。 其他：橡皮膜，烘箱，秒表，干燥箱，称量盒， 其他：橡皮膜，烘箱，秒表，干燥箱，称量盒， 切土刀。钢丝锯，滤纸，游标卡尺等。 切土刀。钢丝锯，滤纸，游标卡尺等。
二、三轴压缩试验与直剪试验的对比
桂 林 理 工 大 学
三 轴 压 缩 试 验
直接剪切仪的缺点主要有： 直接剪切仪的缺点主要有： 剪切面限定在上下盒之间的平面， ① 剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土 样最薄弱的面剪切破坏； 样最薄弱的面剪切破坏； 剪切面上剪应力分布不均匀， ② 剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏时 先从边缘开始，在边缘发生应力集中现象； 先从边缘开始，在边缘发生应力集中现象； 在剪切过程中， 土样剪切面逐渐缩小， ③ 在剪切过程中， 土样剪切面逐渐缩小，而在 计算抗剪强度时却是按土样的原截面积计算； 计算抗剪强度时却是按土样的原截面积计算； 试验时不能严格控制排水条件， ④ 试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙 水压力、在进行不排水剪切时， 水压力、在进行不排水剪切时，试件仍有可能排 水，特别对于饱和粘粘性土。 特别对于饱和粘粘性土。 由于土的抗剪强度受排水条件的影响显著。 由于土的抗剪强度受排水条件的影响显著。故试 验结果不够理想。但由于它具有结构简单， 验结果不够理想。但由于它具有结构简单，操作 方使等优点， 方使等优点，故仍为 一般工程广泛采用
土的三轴剪切试验
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。
三轴剪切试验
试验步骤
（二）试样制备
2.扰动土样：（1）选取一定质量的代表性土样（直径3.91cm 试样取2kg土，直径6.18cm和10cm试样分别取10kg和20kg土） 经风干 、碾碎、过筛（筛孔径与试样允许土粒最大粒径相同）、 测出风干含水率，按要求含水率算出需加水量；（2）将需加 水量喷洒到土粒上，拌匀后装入塑料袋，然后置于密封容器内 至少20小时，使含水率均匀。取出土料复测含水率，若实测含 水率与要求值的差值在1％以内，则符合要求，否则重新配土； （3）击样筒在使用前洗净、风干（烘干，擦干 ），内侧涂一 薄层凡士林，然后分层击实。一般分五层，每层加入需要的土 重（按试样干密度计算）击实到给定高度后，将表面刨毛，再 加下一层土料击实。击完后整平试样两端， 取出称其质量。一 组试样间的干密度差值以及与要求干密度的差值均不得大于 0.02g/cm3。
h1 1 100% h0
CR 1 3 Aa
A0 Aa 1 1
试验步骤
（五）固结不排水剪（CU）加载
1.完成装样步骤后，将排水管放置到使其管内水位与试样中心 高度相同。将与孔压管连接的量管水面调至与试样中心高度相 同位置，用调压筒调整零位指示器的水银面于毛细管指示线 （或压力传感器调零），记下孔压表起始读数，然后关与孔压 管连接的量管阀；
三轴剪切试验
河海大学 岩土工程研究所
Research Institute of Geotechnical Engineering, Hohai University
试验目的
测定土的抗剪强度指标：内摩擦角和粘聚力。
试验原理
1 f 3 f
2
f c tan
c
O
3f
三轴试验
试验条件与现场条件 的对应关系
固结排水试验
2 1
固结不排水试验
层固结后， 在1层固结后，快速施工 层 层固结后 快速施工2层
不固结不排水试验 粘土地基上的分层慢 速填方 软土地基上的快速填方
常规三轴试验优缺点
单元体试验， 单元体试验，试样内应力和应变相对均匀 应力状态和应力路径明确 排水条件清楚， 排水条件清楚，可控制 破坏面不是人为固定的 设备操作复杂 现场无法试验 常规三轴试验不能反映σ 常规三轴试验不能反映σ2的影响
4.3.2
横梁
力
百分表
量力环
量 水 管
试 样
量
力σ
二、试验方法： 试验方法：
三轴剪切试验可分为不固结不排水试验（UU）、固结 三轴剪切试验可分为不固结不排水试验（UU）、固结 ）、 不排水试验（CU） 不排水试验（CU）以及固结排水剪 试验（CD）。 试验（CD）。 不固结不排水试验： 1、不固结不排水试验：试件在周围压力和轴向压力下直 至破坏的全过程中均不允许排水， 至破坏的全过程中均不允许排水， 土样从开始加载至试 样剪坏，土中的含水率始终保持不变， 样剪坏，土中的含水率始终保持不变，可测得总抗剪强度 指标c 指标c 和φ ； 固结不排水试验： 2、固结不排水试验：试样先在周围压力下让土体排水固 待固结稳定后， 结，待固结稳定后，再在不排水 条件下施加轴向压力直 至破坏， 至破坏，可同时测定总抗剪强度指标 和 或有效抗剪强度 和及孔隙水压力系数； 指标 和及孔隙水压力系数； 固结排水剪试验：试样先在周围压力下排水固结， 3、固结排水剪试验：试样先在周围压力下排水固结，然 轴向压力直至破坏， 后允许在充分排水的条件下增加 轴向压力直至破坏，可 测得总抗剪强度指标和 。
三轴剪切试验
三轴剪切试验
试验目的：
三轴剪切试验是测定土体抗剪强度的
一种方法，通常用3～4个圆柱形试样，分别在不同的恒定围压力下（即小主应力σ3）施加轴向压力（即主应力差σ1－σ3）进行剪切直至破坏，然后根据摩尔—库仑理论，求得土的抗剪强度参数c、φ值。
同时，试验过程中若测得了孔隙水压力还可以得到土体的有效抗剪强度指标c′、φ′和孔隙水压力系数等。
试验方法：
三轴剪切试验可分为不固结不排水试
验（UU）、固结不排水试验（CU）以及固结排水剪
试验（CD）。
1、不固结不排水试验：试件在周围压力和轴向压力下直至破坏的全过程中均不允许
排水，土样从开始加载至试样剪坏，土中的含水率始终保持不变，可测得总抗剪强度
指标和；
2、固结不排水试验：试样先在周围压力下让土体排水固结，待固结稳定后，再在不排水条件下施加轴向压力直至破坏，可同时测定总抗剪强度指标和或有效抗剪强度
指标和及孔隙水压力系数；
3、固结排水剪试验：试样先在周围压力下排水固结，然后允许在充分排水的条件下增加轴向压力直至破坏，可测得总抗剪强度指标和。
试验指导书：三轴剪切试验的目的、方法、试验指导书与试验记录表
试验仪器图片：。
三轴剪切试验ppt课件
试验目的
测定土的抗剪强度指标：内摩擦角和粘聚力。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
试验原理
1f 3f 2
f ctan
c
O
3f
1f 3f 2
1f
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
仪器设备
1.三轴剪力仪。常用的为应变控制式三轴剪力仪，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、切土盘、切土器、切 土架、分样器、承模筒、天平（称量 200g，感量0.01g， 称量1000g，感量）、量表（百分表）（量程3mm或 10mm， 分度值0.01mm）、橡皮膜等，除此以外还要 用到含水率试验的所有设备。
组试样间的干密度差值以及与要求干密度的差值均不得大于 0.02g/cm3。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
试验步骤
（三）试样饱和
常用的试样饱和方法有如下两种： 1.抽气饱和法：将试样装入饱和器，置于抽气缸内盖紧后抽气。 当抽气缸内真空度达到接近一个大气压后，对粉土再抽30min 以上，粘土再抽1h以上，然后徐徐注入清水，并使真空度保持 稳定。待饱和器完全淹没水中后，解除真空，让试样在抽气缸 内静置10h以上。 2.水头饱和法：对于粉土或砂土，可直接在仪器上用水头饱和。 方法是在试样安装完毕后 ，给试样施加20kPa的围压，提高试 样底部进水管（可用孔压管）的水面，降低顶部排水管的水面， 使试样两端水位差在１米左右，水自下向上通过试样，从而使 空气从顶部排出，达到饱和的目的。
三轴试验固结稳定的标准
三轴试验固结稳定的标准
三轴试验是一种用于测定土体抗剪强度的试验方法。
在试验过程中，土样受到三个方向的压力，分别为垂直压力和两个水平压力。
试验过程中，土样的变形和应力状态会发生变化，最终达到一个稳定状态。
固结稳定是三轴试验的一个重要评价指标，主要包括以下几个方面：
1.体积应变：当土样受到压力作用时，其体积会发生收缩或膨胀。
体积应变是衡量土样变形程度的一个重要指标。
在达到固结稳定时，土样的体积应变应满足一定的要求。
2.剪切应变：在三轴试验中，土样在水平方向上会受到剪切应力的作用。
当土样达到固结稳定时，剪切应变应满足一定的要求。
3.应力状态：在三轴试验中，土样受到的应力状态会发生变化。
当土样达到固结稳定时，其应力状态应满足一定的要求，包括主应力的大小和方向。
4.强度指标：在三轴试验中，土样的强度指标（如抗剪强度）会随着试验过程的进行而发生变化。
当土样达到固结稳定时，其强度指标应满足一定的要求。
需要注意的是，不同的工程背景和土性条件下，三轴试验固结稳定的标准可能会有所不同。
在实际应用中，可以根据工程需求和土性特点来确定合适的固结稳定标准。
三轴剪切试验
三轴剪切试验
三轴剪切试验是一种常见的土工试验方法，用于确定土壤在三个方向上的剪切性质。
该试验通常用于土壤力学和工程设计领域，以评估土壤的稳定性和承载能力。
在三轴剪切试验中，土样被置于一个特殊的三轴装置中，该装置可以施加水平应力和垂直应力，同时通过加速度计和位移计来测量土样的变形和应变。
在试验的过程中，水平应力和垂直应力可以分别增加，直到土样产生剪切变形。
试验结果可以用于确定土壤的抗剪强度和剪切模量，以及土壤的变形性质。
三轴剪切试验是一种可靠和准确的土工试验方法，可以为工程设计和土壤力学研究提供重要的数据。
在实际应用中，三轴剪切试验可以用于评估不同类型的土壤，包括黏性土、砂土和粘性土。
此外，该试验还可以用于评估土壤的稳定性和承载能力，以及确定土壤的物理特性和力学特性。
总之，三轴剪切试验是一项重要的土工试验方法，可以为工程设计和土壤力学研究提供有价值的数据。
该试验的结果可以用于评估土壤的稳定性和承载能力，以及确定土壤的物理和力学特性，为工程设计提供科学依据。
关于三轴试验的概念
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。
三轴剪切试验工程应用方案
三轴剪切试验工程应用方案引言三轴剪切试验是土力学中常用的试验方法之一，它可以用来研究土体的剪切性质和力学行为，是土壤力学中的重要基础试验之一。
本文将结合工程实际，探讨在工程应用中，三轴剪切试验的具体工程应用方案。
一、试验原理及背景三轴剪切试验是通过对土体进行剪切加载，研究土体在不同应力状态下的剪切性质和变形规律。
通过三轴剪切试验可以得到土体的剪切强度参数、变形模量和变形规律等参数，对于工程设计和施工具有重要意义。
二、工程应用方案1. 路基工程在路基工程中，土体的承载能力和变形特性对路基的稳定性和使用寿命有着重要影响。
通过三轴剪切试验可以研究不同土体在受力状态下的剪切强度参数，从而为路基设计提供重要依据。
在路基设计中，可以根据三轴剪切试验结果确定土体的承载能力和变形模量，并结合实际工程情况进行分析和评估，指导路基的设计和施工。
2. 地基处理工程在地基处理工程中，通过对土体进行三轴剪切试验可以研究土体的剪切强度参数和变形特性，为地基处理方法的选择和设计提供重要依据。
对于软弱地基，可以通过三轴剪切试验确定土体的改良效果和改良后的强度特性，从而指导地基处理的设计和施工。
3. 基础工程在基础工程中，土体的承载能力和变形特性对基础的稳定性和安全性有着重要影响。
通过对土体进行三轴剪切试验可以确定土体在不同应力状态下的承载能力和变形模量，为基础设计提供重要依据。
在基础工程中，可以根据三轴剪切试验结果确定土体的承载能力和变形特性，并结合实际工程情况进行分析和评估，指导基础的设计和施工。
4. 边坡工程在边坡工程中，土体的稳定性和抗滑承载能力对边坡的稳定性和安全性有着重要影响。
通过对土体进行三轴剪切试验可以研究土体的剪切强度参数，在不同应力状态下的变形规律和变形特性，为边坡稳定性的评估和设计提供重要依据。
在边坡工程中，可以根据三轴剪切试验结果确定土体的抗滑性能和变形特性，并结合实际工程情况进行分析和评估，指导边坡的设计和施工。
冻融循环下三轴剪切试验
冻融循环下三轴剪切试验近年来，冻融循环引起了资料界和工业界的普遍关注。
由于极端气温引起的冻融循环会给土壤、岩石和混凝土等材料带来负面影响。
在水利、交通、民用工程中，由于内部温度和应力的变化，出现裂缝、破坏和变形等现象，因此需要对冻融循环带来的影响进行深入研究。
三轴剪切试验是一种广泛应用的试验方法，它可以在不同温度水平下模拟冻融循环情况。
本文旨在介绍冻融循环下三轴剪切试验的原理、方法和结果。
原理三轴剪切试验是一种按特定加载条件施加剪切应力的试验方法。
试样被放置于三轴剪切装置中，并受到不同的轴向和切向负荷作用。
当试样经历不同的温度循环时，试样中的水分会在不同的温度条件下凝固和融化，这导致试样中产生了应力和变形。
以混凝土为例，在冻结状态下，水的凝结会导致试样内部产生膨胀力，进而引起裂缝。
而在融化状态下，水的液化会导致试样内部产生收缩力，进而导致孔隙结构的改变。
因此，进行冻融循环下三轴剪切试验可以验证材料在不同温度下的变形、破坏和耐久性能。
方法1. 制作试样。
根据目标材料和试验要求，制作标准形状和尺寸的试样。
2. 安装试样。
将试样置于三轴剪切设备中，测量初始状态下的应力和应变等参数。
3. 施加负荷。
施加不同的轴向负荷，同时施加一定的剪切负荷，产生剪切变形。
4. 控制温度。
根据试验要求，设置不同的温度梯度，循环试验。
5. 测量各参数。
在不同的温度水平下，测量试样的应变、应力、剪切模量、强度等参数。
6. 记录结果。
记录所有实验数据，并进行统计和分析。
结果进行冻融循环下三轴剪切试验，会得到许多关键数据，如内部应力、变形和强度等。
这些数据可以用于评估材料的冻融循环特性和性能。
重点结果包括：1. 变形曲线。
由于温度和应力的变化，试样内部会展现出不同的变化过程，因此可以观察试样的变形曲线，以评估试样的稳定性能。
2. 断裂强度。
在冻融循环过程中，试样会产生不同水平的内部应力，因而出现裂纹。
通过测试试样的断裂强度来评估材料的耐久性。
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试验九三轴剪切试验一、概述三轴剪切试验是试样在某一固定周围压力下 逐渐增大轴向压力 直至试样破坏的一种抗剪强度试验 是以摩尔-库仑强度理论为依据而设计的三轴向加压的剪力试验。
三轴剪切试验是测定土体抗剪强度的一种比较完善的室内试验方法 通常采用3~4个圆柱形试样 分别在不同的周围压力下测得土的抗剪强度 再利用摩尔-库仑破坏准则确定土的抗剪强度参数。
三轴剪切试验可以严格控制排水条件 可以测量土体内的孔隙水压力 另外试样中的应力状态也比较明确 试样破坏时的破裂面是在最薄弱处 而不像直剪试验那样限定在上下盒之间 同时三轴剪切试验还可以模拟建筑物和建筑物地基的特点以及根据设计施工的不同要求确定试验方法 因此对于特殊建筑物 构筑物 、高层建筑、重型厂房、深层地基、海洋工程、道路桥梁和交通航务等工程有着特别重要的意义。
二、试验方法根据土样固结排水条件和剪切时的排水条件 三轴试验可分为不固结不排水剪试验 UU 、固结不排水剪试验 CU 、固结排水剪试验 CD 以及K0固结三轴试验等。
以下仅对不固结不排水剪 UU 试验进行详细介绍。
1、不固结不排水剪试验 UU试样在施加周围压力和随后施加偏应力直至剪坏的整个试验过程中都不允许排水 这样从开始加压直至试样剪坏 土中的含水量始终保持不变 孔隙水压力也不可能消散 可以测得总应力抗剪强度指标cu υu。
2、固结不排水剪试验 CU试样在施加周围压力时 允许试样充分排水 待固结稳定后 再在不排水的条件下施加轴向压力 直至试样剪切破坏 同时在受剪过程中测定土体的孔隙水压力 可以测得总应力抗剪强度指标ccu υcu和有效应力抗剪强度指标c’ υ’。
3、固结排水剪试验 CD试样先在周围压力下排水固结 然后允许试样在充分排水的条件下增加轴向 压力直至破坏 同时在试验过程中测读排水量以计算试样体积变化 可以测得有效应力抗剪强度指标cd υd。
4、K0固结三轴剪切试验常规三轴试验是在等向固结压力 σ1=σ2=σ3 条件下排水固结 而K0固结三轴试验是按σ3=σ2= K0σ1施加周围压力 使试样在不等向压力下固结排水 然后再进行不排水剪或排水剪试验。
三、仪器设备1、三轴仪三轴仪依据施加轴向荷载方式的不同 可以分为应变控制式和应力控制式两种 目前室内三轴试验基本上采用的是应变控制式三轴仪。
应变控制式三轴仪由以下几个组成部分 图9-1图9-1应变控制式三轴剪切仪—调压筒 —周围压力表 —周围压力阀 —排水阀 —体变管 子 —排水管 —变形量表 —量力环 —排气孔10—轴向加压设备 11—压力室 12—量管阀 13—零位指示器14—孔隙压力表 15—量管 16—孔隙压力阀 17—离合器 18—手轮 19—马达 20—变速箱三轴压力室。
压力室是三轴仪的主要组成部分 它是一个由金属上盖、底座以及透明有机玻璃圆筒组成的密闭容器 压力室底座通常有 个小孔分别与稳压系统以及体积变形和孔隙水压力量测系统相连。
轴向加荷系统。
采用电动机带动多级变速的齿轮箱 或者采用可控硅无极调速 并通过传动系统使压力室自下而上的移动 从而使试样承受轴向压力其加荷速率可根据土样性质及试验方法确定。
轴向压力量测系统。
施加于试样上的轴向压力由测力计量测 测力计由线形和重复性较好的金属弹性体组成 测力计的受压变形由百分表或位移传感器测读 轴向压力也可由荷重传感器来测得。
周围压力稳压系统。
采用调压阀控制 调压阀控制到某一固定压力后它将压力室的压力进行自动补偿而达到稳定的周围压力。
孔隙水压力量测系统。
孔隙水压力由孔压传感器测得。
轴向变形量测系统。
轴向变形由长距离百分表 0~30mm百分表 或位移传感器测得。
反压力体变系统。
由体变管和反压力稳压控制系统组成 以模拟土体的实际应力状态或提高试件的饱和度以及测量试件的体积变化。
2、附属设备(1) 击实筒和饱和器 图9~2图9~3 。
图9~2击实筒图9~3饱和器套环 定位螺丝 导杆 击锤 土样筒 紧箍 夹板底板 套筒 饱和器 底板 拉杆 透水石 (2) 切土盘、切土器、切土架和原状土分样器 图9-4~图9-5 。
图9~4切土盘图9~5切土器和切土架图9~6原状土分样器承膜筒和砂样制备模筒 图9~7图9~8 。
天平。
称量200g、最小分度值0.01g 称量1000g、最小分度值0.1g。
游标卡尺。
其他 如乳胶薄膜、橡皮筋、透水石、滤纸、切土刀、钢丝锯、毛玻璃板、空气压缩机、真空抽气机、真空饱和抽水缸及称量盒等。
四、试验前的检查和准备1、仪器性能检查图9~7承膜筒图9~8砂样制备模筒三轴仪底座 透水石 试样 仪器底座 透水石 制样圆膜 两片合成 承膜筒 橡皮膜 上帽 吸气孔圆箍 橡皮膜 橡皮圈(1) 周围压力和反压力控制系统的压力源(2) 空气压缩机的压力控制器(3) 调压阀的灵敏度及稳定性(4) 精密压力表的精度和误差(5) 稳压系统是否存在漏气现象(6) 管路系统的周围压力、孔隙水压力、反压力和体积变化装置以及试样上下端通道接头处是否存在漏气漏水或阻塞现象(7) 孔压及体变的管道系统内是否存在封闭气泡 若有封闭气泡可用无气泡水进行循环排气(8) 土样两端放置的透水石是否畅通和浸水饱和9 乳胶薄膜套的漏气漏水检查等。
2、试验前的准备工作除了对仪器性能进行检查外 还应根据试验要求做如下的准备工作(1) 根据工程特点和土的性质确定试验方法和需测定的参数(2) 根据土样的制备方法和土样特性选择饱和方法(3) 根据试验方法和土的性质 选择剪切速率(4) 根据取土深度、土的应力历史以及试验方法 确定周围压力的大小(5) 根据土样的多少和均匀程度确定单个试样多级加荷还是多个试样分级加荷。
五、试样制备与饱和1、试样制备试样应切成圆柱形形状 试样直径为Ф39.1mm、Ф61.8mm或Ф101mm相应的试样高度分别为80mm,150mm或200mm 试样高度与试样直径的关系一般为2~2.5倍 试样的允许最大粒径与试样直径之间的关系见表9-1。
表9-1 试样的允许最大粒径与试样直径的关系表试样直径 (mm) 允许最大粒径d(mm)3.91d 1/10 D61.8d 1/10 D101.0d 1/5 D(1)原状土试样制备①对于较软的土样 先用钢丝锯或切土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱 放在切土盘的上下圆盘之间 然后用钢丝锯紧靠侧板 由上往下细心切削 边切削边转动圆盘 直至土样被削成规定的直径为止。
②对于较硬的土样 先用切土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱 放在切土架上 用切土器切削土样 边削边压切土器 直至切削到超出试样高度约2cm为止。
③取出试样 并用对开模套上 然后将两端削平 称量 并取余土测定试样的含水量。
扰动土和砂土试样制备对于扰动土 按预定的干密度和含水量将扰动土拌匀 然后分层装入击实筒内击实 粉质土分3~5层 粘质土分5~8层 并在各层面上用切土刀刨毛以利于两层面之间结合。
对于砂土 先在压力室底座上依次放上透水石、滤纸、乳胶薄膜和对开圆模筒 然后根据一定的密度要求 分三层装入圆筒内击实。
如果制备饱和砂样 可在圆模筒内通入纯水至1/3高 将预先煮沸的砂料填入 重复此步骤 使砂样达到预定高度 放上滤纸、透水石、顶帽 扎紧乳胶膜。
为使试样能直立 可对试样内部施加5kPa的负压力或用水管降低50cm水头即可 然后拆除对开模筒。
2、试样饱和(1) 真空抽气饱和法。
将制备好的土样放入饱和器内置于真空饱和缸 为提高真空度可在盖缝中涂上一层凡士林以防漏气。
将真空抽气机与真空饱和缸接通 开动抽气机 当真空压力达到一个大气压时 微微开启管夹 使清水徐徐注入真空饱和缸的试样中 待水面超过土样饱和器后 使真空表压力保持一个大气压不变即可停止抽气。
然后静置大约10h左右 使试样充分吸水饱和。
也可将试样装入饱和器后 先浸没在带有清水注入的真空饱和缸内 连续真空抽气2~4h。
然后停止抽气 静置12h左右即可。
(2) 水头饱和法。
将试样装入压力室内 施加20kPa周围压力 使无气泡的水从试样底座进入 待上部溢出 水头高差一般在1m左右 直至流入水量和溢出水量相等为止。
(3) 反压力饱和法。
试件在不固结不排水条件下 在土样顶部施加反压力但同时应在试样周围施加侧压力 反压力应低于侧压力5kPa 当试样底部孔隙压力其比值?u/?σ3 0.98时被认为是饱和的 否则再增加反压力和侧压力使土体内气泡继续缩小 直至满足?u/?σ3 0.98的条件。
六、不固结不排水剪 UU 试验不固结不排水剪 UU 试验可分为不测孔隙水压力和测孔隙水压力两种。
前者试样两端放置不透水板 后者试样两端放置透水石并与测定孔隙水压力装置连通。
1、操作步骤(1)试样安装。
先把乳胶薄膜装在承膜筒内 用吸气球从气嘴中吸气 使乳胶薄膜贴紧筒壁 套在制备好试样外面 将压力室底座的透水石与管路系统以及孔隙水测定装置充水并放上一张滤纸 然后再将套上乳胶膜的试样放在压力室的底座上 翻下乳胶膜的下端与底座用橡皮筋扎紧 翻开乳胶膜的上端与土样帽用橡皮筋扎紧 最后装上压力筒 并拧紧密封螺帽 同时使传压活塞与土样帽接触。
(2)施加周围压力σ3。
周围压力的大小根据土样埋深或应力历史来决定 若土样为正常压密状态 则3~4个土样的周围压力 应在自重应力附近选择 不宜过大以免扰动土的结构。
(3)在不排水条件下测定试样的孔隙水压力u。
(4)调整量测轴向变形的位移计和轴向压力测力计的初始“零点”读数。
(5)施加轴向压力。
启动电动机 剪切应变速率取每分钟0.5%~1.0% 当试样每产生轴向应变为0.3%~0.4%时 测记一次测力计、孔隙水压力和轴向变形读数直至轴向应变为20%时为止。
(6)试验结束即停机 卸除周围压力并拆除试样 描述试样破坏时形状。
2、成果整理(1)按式 9-1 和式 9-2 计算孔隙水压力系数()190?=Βσu36()29)(uu 310f??Β?=Ασσ式中 B——在周围压力σ3作用下的孔隙水压力系数A——土体破坏时的孔隙水压力系数u0——在周围压力σ3作用下土体孔隙水压力(kPa)σ3————周围压力(kPa) uf————土体破坏时的孔隙水压力(kPa)σ1——土体破坏时大主应力(kPa) 2 按式 9-3 和式 9-4 计算轴向应变和剪切过程中平均断面积)39(%10001?×Γ∑=hhεAa=A0 / (1-ε1) (9─4)式中ε1————轴向应变 %Σ?h——轴向变形(mm)h0————土样初始高度 (mm);Aa—————剪切过程中平均断面积(cm2); A0—————土样初始断面积(cm2);(3)按式 9-5 计算主应力差)59(10)1(100131?×?=×=?ACRACRaεσσ式中σ1 σ3————主应力差(kPa)σ1————大主应力(kPa) σ3————小主应力(kPa) C——测力计率定系数N/0.01mmR——测力计读数 0.01mm10——单位换算系数。