三轴应力路径分析
美国GEOCOMP应力路径三轴仪
美国GEOCOMP应力路径三轴仪简介用途：Geocomp静三轴与应力路径三轴可以全自动完成土的应力路径试验。
将试样安放后，设置好试验参数，然后所有过程均由系统自动完成。
该系统通过软件自动完成试验初始化设置、饱和试验、固结(各向同性、各向异性或K0)和应力路径（剪切）试验。
环球香港科技有限是美国GEOCOMP在中国的唯一的独家。
概述：LoadTrac II/FlowTrac II系统采用高速、精确的微步进马达对试样施加轴向荷载和压力。
包括一个施加轴向压力的荷载架、一个控制围压的液压泵和一个控制反压的液压泵。
该系统可以在0.00003 ~ 15mm/min之间任意位移速度施加恒定速率应变。
特点：通过网络通讯模块和相关的软件，可以在一台计算机上自动控制试验过程、采集和实时显示数据、生成试验报告。
技术参数：The LoadTrac II/FlowTrac II system for triaxial testing fully automates the conduct of CU, CD and any possible stress path triaxial test on soils. Once a soil sample is in place, and the test conditions are selected, the LoadTrac II/FlowTrac II system will run the entire triaxial test from start to finish. This system is operated by software which automates the initialization, saturation, consolidation (isotropic, anisotropic or Ko) and shear phases of the test.The system comes as a complete, self-contained unit with all of the equipment requiredto perform fully automated triaxial and stress path tests. The LoadTracII/FlowTrac II system utilizes high speed, precision micro stepper motors to apply the vertical load and pressures to the soil specimen. It includes one load frame for vertical stress, one flow pump for cell pressure and one flow pump for back pressure. The sys-tem is capable of applying a constant rate of strain at any displacement rate from 0.00003 up to 15 mm per minute (0.000001 to 0.6 inches per minute).Sensor readings are displayed in SI or English units and stored in memory. With the network communications module and appropriate software, the entire test can be automatically controlled, data captured and displayed in real-time, and test reports prepared on a PC.Optional software running in Windows® 2000, XP, or Vista completely automates running the test, reducing the data and preparing test results.MOTOR Stepper motor with built-in controlsTRAVEL Built-in displacement transducer with 76 mm (3 in.) range and0.0013 mm (0.00005 in) resolutionDISPLACE-MENT Control from 0.00003 to 35 mm per minute (0.000001 to 1.3 in.per min-FLOW RANGE 0.000006 to 3 cc per secondPOWER 110/220 V, 50/60 Hz, 1phaseGeocomp静三轴与应力路径三轴可以全自动完成土的应力路径试验。
GDS标准应力路径三轴系统操作说明
标准应力路径三轴测试系统操作说明——安徽建筑工业学院STDTTS系统1.GDSLAB软件操作1.1.打开GDSLAB软件1.2.检查硬件的通讯参数点击Management，出现如下图并点击Object Display，出现系统硬件的连接图，8通道数据采集板Comm Port: 1Baud: 4800Parity: n(此处必须为None，否则无法正常通讯，这一点很重要)Data Bits: 8Stop Bits: 2设置上面的参数后，就开始设置压力/体积控制器 STDDPC V2，包括反压、轴压和围压的通讯参数，点击“Select STDDPC controller”，会弹出“GDS USB controller selection tool ”，然后选择下拉菜单下的文件，从3个控制器的通讯文件选择一个，之后点击“Selected”，系统就会为反压控制器选择通讯文件。
图29为反压控制器通讯设置正常后的状态。
轴向压力/体积控制通讯参数跟反压一样，当反压和轴向控制器选好后，一定要注意控制器与压力室的链接情况。
当三个图标的通讯参数设置好以后，就点击“Read”图标，查看各个传感器是否有读数。
注意，本系统在已经选好通讯文件，一般情况下，如果不出现系统错误，不需要再进行设置，只需要在实验前检查下就可以了。
在每个控制器后面有个序列号，反压为12813，轴压为12811，围压为12809，注意检查控制器与压力室管路连接是否正确。
选择控制的通讯文件STDDPC V2 连接状态1.3.传感器和控制器清零在装土样前，要对传感器和控制器清零1.3.1. 传感器清零，只能在软件上清零点击某个传感器所对应的眼睛图标，会出现对话框，点击Advanced，然后在“Soft Zero Offset”旁边点击“Set Zero”，观察传感器的读数就会变成0。
如果出现很小的波动为正常。
轴向力、孔压和轴向位移传感器清零都是如此。
1.3.2. 控制器清零需要在控制器上操作，否则会造成控制器上显示的读数跟软件显示的不一致。
三轴试验相关理论知识
三轴试验相关理论知识一、基本概念 1.常用术语法向力——垂直于滑动面上的应力，也叫正应力σ。
σ=N/A （N ：作用于滑动面的力；A ：滑动面的面积）剪应力——与法向力垂直的切向应力τ。
τ=F/A （F ：与法向力相垂直的摩擦力） 主平面——没有剪应力的平面。
主应力——主平面上的法向应力（正应力）。
在相互垂直的立方体上(图1)又分成：大主应力（σ1）——轴向应力； 小主应力（σ3）——径向应力；中主应力（σ2）——界于大、小主应力之间的径向应力。
(常规三轴试验的试样呈圆柱形，中、小主应力相等，即σ2=σ3，谓之轴对称条件下的试验。
)偏应力——轴向应力与径向应力（或大、小主应力）之差，即（σ1-σ3）。
摩檫角——剪应力达到极限（土体开始滑动）时的剪破角Φ，此时Φ=α（tan Φ为摩檫系数） 图1 主应力与主应力面抗剪强度——随着剪应力的增加，剪阻力亦相应增加。
而剪阻力达到一定限度就不再增大这个强度称为土的抗剪强度。
2.摩尔圆摩尔圆源自材料力学之应力圆，由于是科学家摩尔首先提出的，故叫摩尔圆。
（图2）通过土体内某微小单元的任一平面，一般都作用着一个合应力，并可分解为法向应力（σ）和剪应力（τ）两个分量。
如图3，沿圆柱体轴线取一个垂直面作应力分析，可得如下的关系式：将两式平方后相加，整理后得出 图2 摩尔应力园上式的几何意义是，在σ-τ坐标系里以（σ1+σ3）/ 2，0为圆心、（σ1-σ3）/ 2为半径的圆。
ασστασσσσσ2sin )(212cos )(21)(21313131-=-++=2312231)2()2(σστσσσ-=++-在三轴试验轴对称时的平面上，当试样给定σ1和σ3，如果已知试样上的大、小主应力面的方向，就可以从摩尔圆上确定试样内任一斜面上的剪应力τ和法向应力σ。
摩尔圆在σ-τ坐标系里的应力关系如图4所示。
图的右边为一三轴试样，左边为相应的摩尔圆。
过圆的D 点（σ1）作平行于试样大主应力面AB 线，交圆上Op 点；过圆E 点（σ3）作平行于小主应 力面AC 线，必通过Op 点（∵AB 与AC 正交，∠DEOp 是半圆的圆周角）。
粘性土三轴剪切试验的实质应力和破坏条件分析
粘性土三轴剪切试验的实质应力和破坏条件分析摘要：粘性土具有压缩强度大、拉锁强度小的突出特征。
作为粘性土实质特性研究的重要方式，三轴剪切实验能过实现其实质应力和破坏条件的有效分析。
本文在阐述三轴剪切实验应用原理的基础上，从总应力表示和实质应力表示两个角度对三轴剪切实验的应力路径的进行分析；以期有利于人们对粘性土实质应力和破坏条件把握水平的提升，进而推动相关工程建设的规范发展。
关键词：粘性土；三轴剪切实验；实质应力；破坏条件粘性土是工程建设的常见土体材料之一，其在压硬性和剪胀性等方面的力学特征尤为突出。
然天然沉积的粘性土在应力状态上处于不等压固结状态，一旦受到外部作用，其必然在初始应力各向异性的影响下，产生一定的强度改变和变形破坏，对工程的建设造成影响。
基于此，进行粘性土实质应力和破坏条件的分析已成为粘性土基础工程建的重要问题。
目前，三轴剪切试验是实现这些特性分析的有效手段，本文就此展开分析。
一、三轴剪切实验的应用原理作为一种抗剪强度实验，三轴剪切实验以三轴仪为基础，通过对某一固定试样增加轴向压力，探究其实质应力强度和破坏条件的实践过程中。
实践过程中，人们也将其称为三轴压缩实验，其中摩尔-库伦强度理论是其实验设计的重要支撑。
具体而言，在三轴剪切实验中，其假定某一土体试样处于平衡状态，则其必然存在三种相互垂直的应力δ1、δ2和δ3，且其受力方向分别为x、y和z，同时与三个主应力垂直垂直的作用面分别称为大主应力面、中主应力面和小主应力面。
此时，在试样上进行轴向主应力δ1的增强，再不改变其它应力的状况下，使得土样的剪应力不断增大，直至破坏；由此，破坏时刻的应力值为土块试样的最大抗剪强度值，同时，实验人员也实现了试样破坏条件的具体把握。
二、通过总应力进行三轴实验应力路径表达初始应力状态标准下，重塑土和原状土试样的三轴剪切试验是三轴实验的两种基本形态[1]。
相比而言，原始场地转移和初始应力状态缺失是重塑土的基本特征；而原状土试样的三轴剪切实验以原始场地为基本载体，即其处于不等压固结状态，静止侧压力的系数Ｋ0不等于1。
三轴应力路径分析
• 下面分析二种典型的固结不排水试验应 力路径
• (1) 常规三轴试验应力路径，先在均匀压力下 固结此点，然后保持3不变，不排水下增加1 至破坏，TSP线为与横轴成４５°斜线，若此 时孔隙水应力为u,量得CB= u ,连接AC 点得 ESP线
σ1 σ3
Байду номын сангаас
τ(q)
• ２）A除对ESP形状有影 响外，还对土的强度有 影响.A愈小的土，强度 愈高，超高压密土，A很 小，强度很高， • １）上述分析认为A,B是 常数，事实上A不是常数， 随偏应力的变化而变化， 取破坏时的孔隙水应力 系数Af来代替全过程方 便得多，且不会造成太 大的误差
A对 ESP形状及强度的影响
q Kf A=0
q
uf
ESP ESP TSP
A=0.5 A=1 B ESP
TSP ESP
A
图2-18A对 ESP形状影响
p
M
p
图2-19 A对强度的影响
Kf'
σ1 σ3
τ(q)
AB(1-3)
B3 B TSP
Cu C ESP
Kf
E
A 图2-17 三轴极限状态及其应力路径
σ(p)
结论
• 图表明了不同的总应 力路径，代表了不同 的试验方法，所以 TSP线可以直接用来 说明外荷载的施加过 程。但土样内部骨架 上有效应力的变化与 孔隙水应力系数A,B 密切关系。 • 有两点加以说明
Cu
Kf'
u
C
ESP
Kf
B
(1) σ3=常数 σ1增大 u=A σ1
TSP
ε1
A
D σ(p)
K0固结饱和软黏土的三轴应力路径试验研究
K0固结饱和软黏土的三轴应力路径试验研究李校兵;郭林;蔡袁强;胡秀青【摘要】利用GDS三轴仪对原状温州饱和软黏土进行5种应力路径下的K0固结三轴不排水试验，分析不同应力路径下土体的应力−应变关系、孔压发展及有效应力路径。
利用Skempton公式对常围压下应变与孔压的双曲线关系进行修正，建立不同应力路径下孔压与应变之间统一的表达式。
研究结果表明：在不同应力路径下，K0固结软黏土的应力−应变关系和孔压发展均表现出明显的区别。
由于不同总应力路径下饱和软黏土孔压的产生抵消了围压的变化值，使有效应力路径基本一致。
在本文采用的应力路径下，正常固结黏土p−q−e具有唯一性关系。
%Five types of stress path triaxial tests were conducted onK0-consolidated Wenzhou saturated soft clay under undrained conditions by GDS triaxial apparatus. The stress−strain relationship, pore water pressure evolution and effective stress path under different stress paths were discussed. Using Skempton theory, a unified formula between pore pressure and axial strain was established through modifying the hyperbolic relationship under constant confining pressure. The results show that the stress−strain relationship and pore water pressure evolution ofK0 consolidated soft clay are very different under different stress paths. Because the variation of confining pressure is offset by the generation of pore water pressure, the effective stress paths under different stress paths almost coincide, which validates the uniqueness of relationship ofp−q−e.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】6页(P1820-1825)【关键词】基坑开挖;K0固结;应力路径;孔压【作者】李校兵;郭林;蔡袁强;胡秀青【作者单位】浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江杭州，310027; 温州大学建筑工程学院，浙江温州，325035;温州大学建筑工程学院，浙江温州，325035;浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江杭州，310027; 温州大学建筑工程学院，浙江温州，325035;温州大学建筑工程学院，浙江温州，325035【正文语种】中文【中图分类】TU443工程中的土体单元在受到荷载作用时，应力状态会产生相应变化。
三轴 应力路径 平均主应力 广义剪应力
在地球科学和地质工程领域中，岩石和土壤的力学行为一直是研究的重点。
本文将围绕三轴试验、应力路径、平均主应力和广义剪应力展开深入探讨。
一、三轴试验1. 三轴试验的定义和意义三轴试验是岩土力学领域中常用的一种试验方法，通过对岩土样本施加不同的压力和剪切力，来模拟不同应力状态下岩土体的力学特性，从而研究岩土的变形和破坏规律，为工程实践提供依据。
2. 三轴试验的基本原理在三轴试验中，岩土样本会受到三个轴向的应力作用：径向应力、周向应力和轴向应力。
通过改变这三个应力的大小和方向，可以实现不同的应力路径，从而模拟岩土体在不同地质条件下的受力状态。
二、应力路径1. 应力路径的概念应力路径是指岩土体在受力过程中，应力状态随时间的变化轨迹。
不同的应力路径会导致岩土体不同的变形和破坏特性，因此对岩土工程而言，应力路径的选择和控制至关重要。
2. 应力路径的分类一般来说，应力路径可以分为固定应力路径和变动应力路径两种。
固定应力路径是指在试验或工程过程中，应力状态沿着固定的轨迹变化，而变动应力路径则是指应力状态随时间或其他因素而变化的轨迹。
三、平均主应力1. 平均主应力的定义在三轴试验中，平均主应力是指在三轴应力状态下，样本中心处受到的平均应力。
平均主应力的大小和方向对岩土体的变形和破坏具有重要影响，因此平均主应力的确定是岩土力学研究的重点之一。
2. 平均主应力对岩土体性质的影响平均主应力的大小和变化会直接影响岩土体的强度、变形和破坏特性。
对于不同类型的岩土体，其受到的平均主应力的承受能力和变形特性也各不相同，因此在岩土工程设计中需要充分考虑平均主应力的影响。
四、广义剪应力1. 广义剪应力的概念广义剪应力是指岩土体在三轴应力状态下受到的主应力和剪应力之间的复合应力状态。
广义剪应力的存在使得岩土体的变形和破坏行为更加复杂，因此在岩土力学研究和工程实践中备受关注。
2. 广义剪应力与变形行为的关系广义剪应力对岩土体的变形和破坏过程有着重要影响，特别是在复杂应力状态下，广义剪应力的作用更加显著。
三轴试验与应力路径(1)
c
’
(1 3) 2
’3
’
f
1 3 cos 2
f
1 3 2
f
tan 1 3 2
1 3 sin 2
’1
’
Mohr-Coulomb Failure Envelope in p-q Space
q
P’
应力路径表示方法
1） 直角坐标系统 2）1 3 直角坐标系统
3） p q 直角坐标系统
4） s t 直角坐标系统
1( a )
3 ( r )
破坏线
o 3
1
三轴压缩试验
（排水）
坐标系统中的应力路径
1
3
3
3
破坏线
1
45
o
三轴压缩试验
specimen of saturated clay was carried out under an all-round pressure of 600 kN/m2. Consolidation took place against a back pressure(反压力) of 200 kN/m2. The following results were recorded during
p’
Isotropic Consolidation q/p’=0
各向同性压缩
a
k a
各向异性压缩
a
a
a
k a
k a
k a
k 1 0
1 k k0
0 0
材料：各向同性
k≤1
k k0
0
一维压缩 k0压缩
3 1k
三轴试验与应力路径
1 TC TE 1
p’
Me
6sin 3 sin
Mohr-Coulomb Failure Envelope in p-q Space
• The failure stress ratio M=|q/p’| under triaxial compression is different from that under triaxial extension:
M c 3 sin M e 3 sin
Mohr-Coulomb Failure Envelope in p-q Space
• If c=0 (sand or normally consolidated clay), the failure envelope is as follows:
p q坐标系统中的应力路径
1
t
3
3
破坏线
t
1 3
t s
2
1 3
1
s
2
1
o
s
三轴压缩试验
s 1 3
（排水）
2
t 1 3
2
s t坐标系统中的应力路径
三轴试验的应力路径
三轴压缩（Triaxial Compression）
三 轴
加载方式
3
3
3 q 1 3
q
q
q p
1 3 1 23
3
3
p
o
p
三轴压缩（排水）
有效应力原理： ' u
p ' 1 ' 23 ' (1 u) 2(3 u) p u
3
3
三轴试验应力123大小关系
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。
三轴试验与应力路径pp课件
+ 路径：某物通过或移动的路线 + Path：The route or course along which
something travels or moves。
Y
X
2
+ 应力路径：加载过程中应力点的轨迹。 + Stress Path: Trajectory of stress points
during loading.
库伦强度包线，计算该砂土的剪切强度参数（内摩擦角）； + 5. 确定孔隙水压力系数B的数值，绘制孔隙水压力系数A随轴向应
变变化的关系，确定土样破坏时孔隙水压力系数A的数值。
16
17
18
400
ESP
TSP
300
CSL
200
100
0
0
100
200
300
400
500
600
19
20
A Value A Value
q
P’
3
1） 直角坐标系统 2）1 3直角坐标系统
3） p q 直角坐标系统
4） s t 直角坐标系统
4
1( a )
3 ( r )
破坏线
o 3
1
三轴压缩试验
（排水）
坐标系统中的应力路径
5
1
3
3
3
破坏线
1
三轴压缩试验 （排水）
45
o
p q坐标系统中的应力路径
7
1
t
3
3
破坏线
t
1 3
t s
2
1 3
1
s
三轴试验与应力路径
应力路径与三轴试验• Path* The route or course along which something travels or moves•应力路径：加我过程中应力点的轨迹。
• Stress Path: Trajectory of stresspoints during loading.应力路径表示方法1)b-r 鹿角毋标系统 2)5-6 K 角塑标系统 3)p-q 肚角半标系统 4) $-f H角坐标系统- 6坐林系统小的应力路径丿 rnrn 二 pn 破坏线 ◎二二二■二二-r 二-二-二二二二（挥水）pWan normal半均疋应力Deviatoric stress -q坐标系统屮的应力路径1IHHIb- taBWB I I A 1I\ -1f'»•• • JfIIIHUO o匚袪兀妬试弊归坐标系统中的应力路栓三轴试验的应力路径旷，轴t 编(TrioxialComprQSSiQn > .三轴拉伸(Triaxial Extension)扌F 水试盼(Drained Test)< 4、摊水试验(Undrained Test)丿J 路衿(Total SlressPath) 〃效应力Kt 呂 < Effective StressRath)F 加裁方式-试4Q 掲水条件* 应力路径・半6 仇F Tq=((7(-11)-(^-u) = r/三釉伍第《不搏水，■y 6例题1 \• A consolidated-undrairved triaxial test on a specimen of saturated clay wos carried out under an all-reund pressure of 600 kN/m2. Consolidation took placeagainst a back pressure(反丿h 力)of 200 kN/m2・ The following results were recorded duringi the test. Draw the stress pathsHO IMi 2M 279 319 I 4T.-4T,o■ (kVm-) 2汙277 3IH 433M 十A BM7.7.W)) f A(626 7J I 鮭劄似3力WKHW 毀IftX 系： 2 Ay 町;•呻広制力W " 力歸升I i O o-Tvmwnii^ 的 EE 力 力 e 东岡 UR 障不一壮療歇mm 「「’例题？ .小話那 •Rasc.^1 0 2 4 e E 10 UREE 力卿 q 竹 okNAm* 0 201 2幻?75 M2 旳 讥■冰旺力H ikNto-l 144 244 222 212 2W5・館「需"“知亠丫••八• ■仇'・沁・xq ■ ‘山各向异性固结Anisotropic consolidationNo lateral deformationMohr-Coulomb Failure Envelopein p・q SpaceTj・ e； un^Mohr・Coulomb Failure Envelopein p・q Spacer t二r,Mohr-Coulomb Failure Envelopein p-q SpaceRearrange Eq. 4 givesNcte here a} is the major principal stress and d3 is the minor principal stress・• Substituting Eqs. 2 and 3 into Eq. 1 yieldsTherefore. we haveSubstituting Eq 7 into Eq. 4 results inMohr-Coulomb Failure Envelope in p9 ：、•・q SpaceFor triaxial compression, e *■眄只”；•个2cr；J/3—佃;吟3；"3华=<7：・ CF： =0：・(7；Therefore. we have0；«Zg/3H ■尸'・和3Substituting Eq 5 into Eq. 4 results inMohr-Coulomb Failure Envelope in p・q SpaceFor triaxial extension, a ・:・ c ・” = <“：# 2e： )/3 =佃;* 2e；”39 ：、•Mohr-Coulomb Failure Envelopein p・q SpaceMohr-Coulomb Failure Envelopein p・q Space• Therefore, the Mohr-Coulomb failure envelope in the p ・q space is as follows・ZjL i■ p6tm#*Hi*•inMohr-Coulomb Failure Envelope 、inp・q Space• The failure stress ratio Ms|^q/Ap e| under Tnaxicl compression is different from that under triaxialaxt^nsion：M e 34jdn£XF ' 3-sin。
土的三轴试验研究及土的应力路径解析
以粉土和4 %石灰、2 %水泥+2 %石灰、4 %SEU-2 型固化剂、 8%SEU-2 型固化剂处理的粉土为研究对象，通过不固结不排
பைடு நூலகம்
水三轴剪切试验(UU)和固结不排水三轴剪切试验(CU)对变掺量、
变龄期条件下粉土及稳定土的强度和变形特性进行了研究。试 验结果表明：粉土及其稳定土的应力-应变曲线主要为软化型。 SEU-2 型固化剂在改善粉土的凝聚力方面起了很好的作用， 综合考虑了不同稳定方法的强度指标，表明掺SEU-2 型固化 剂是稳定粉土的最有效的方法。
Thank you!
3.1 掺4 %石灰的粉土三轴剪切试验结果
3.1 掺4 %石灰的粉土三轴剪切试验结果
3.2 掺2 %水泥+2 %石灰的粉土三轴剪切试验结果
经验表明，用水泥固化稳定土体能有效增加土体的内摩擦角和凝聚力，用 一部分水泥代替石灰也能起比单纯掺石灰更好的固化稳定效果，这在稳定 粉土的直剪试验和无侧限强度试验中已有所体现，三轴剪切的结果进一步 说明了这一点。图7 和图8分别是掺2 %水泥+2 %石灰的UU 和CU 试验结 果，试样干密度1.72 g/cm3，标准养护7 d， u c =114.75 kPa，u φ =29°； cu c =91.1 kPa， cu φ =29°。CU 试验土样在围压下固结的效 果在总应力指标上未体现出来，可由有效强度指标体现c′ =77.3 kPa，φ ′ =31°。
粉土的强度特性及应力-应变特性
粉土的 CU 试验结果与UU 试验类似，在不同围压条件 下土样都有破坏峰值，且在较低围压应力水平下表现 得更明显，应力-应变曲线主要为软化型，低围压时残 余强度比峰值强度降低得更多，高围压时残余强度与 峰值强度相比降低得不明显。与UU 试验类似，剪切过 程中孔压变化与剪切偏应力之间的关系也表现出先增 后减，先正后负的剪胀特点。
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Kf'
σ1 σ3
τ(q)
AB(1-3)
B3 B TSP
Cu C ESP
Kf
E
A 图2-17 三轴极限状态及其应力路径
σ(p)
结论
• 图表明了不同的总应 力路径，代表了不同 的试验方法，所以 TSP线可以直接用来 说明外荷载的施加过 程。但土样内部骨架 上有效应力的变化与 孔隙水应力系数A,B 密切关系。 • 有两点加以说明
q Kf A=0
q
uf
ESP ESP TSP
A=0.5 A=1 B ESP
TSP ESP
A
图2-18A对 ESP形状影响pMp图2-19 A对强度的影响
2 . 三轴压缩试验应力路径分析
• 下面分析二种典型的固结不排水试验应 力路径
• (1) 常规三轴试验应力路径，先在均匀压力下 固结此点，然后保持3不变，不排水下增加1 至破坏，TSP线为与横轴成４５°斜线，若此 时孔隙水应力为u,量得CB= u ,连接AC 点得 ESP线
σ1 σ3
τ(q)
Cu
Kf'
u
C
ESP
Kf
B
(1) σ3=常数 σ1增大 u=A σ1
TSP
ε1
A
D σ(p)
图2-16 三轴极限状态及其应力路径
(2) 1, 3均增加
•
• • • • • • • • •
先等向固结至A点 ，然后保持3不变， 增加1,令其排水固 结，路径为AD，再 在不排水条件下， 增大1 , 3 ,总应力 路径，达B点破坏， B与Kf之间水平距 离为uf,ED为uB, CE为uA
• ２）A除对ESP形状有影 响外，还对土的强度有 影响.A愈小的土，强度 愈高，超高压密土，A很 小，强度很高， • １）上述分析认为A,B是 常数，事实上A不是常数， 随偏应力的变化而变化， 取破坏时的孔隙水应力 系数Af来代替全过程方 便得多，且不会造成太 大的误差
A对 ESP形状及强度的影响