三轴试验报告

静力三轴试验报告

——静力三轴压缩试验

1.概述：

静力三轴压缩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-库伦强度理论为依据而设计的三轴向加压的剪力试验。 2.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 ）等。本试验采用固结排水试验方法。 3.仪器设备：

静力三轴仪。由以下几个部分组成：三轴压力室、轴向加荷系统、轴向压力量测系统、周围压力稳压系统、孔隙水压力测量系统、轴向变形量测系统、反压力体变系统、计算机数据采集和处理系统Tgwin 程序。附属设备：击实筒、承膜筒和砂样植被模筒、天平、橡胶模、橡皮筋、透水石、滤纸等。 4.试验材料：

本试验材料为ISO 标准砂，测得该材料最大干密度为m ax d ρ=1.724 g/cm 3，最小干密度为min d ρ=1.429 g/cm 3。 5.成样方法：

试样高度为h=80mm ，直径为d=39.1mm ，体积可算得为V=96.1cm 3，本试验采用初始成样相对密实度为Dr=50%。先根据公式max min max min ()

()

d d d r d d d D ρρρρρρ-=-反算

出

d ρ=1.562 g/cm 3，则可求出制备三轴试样所需的干砂的总质量m=153g 。 本试验采用干装法，将取好的干砂4等分，每份38.25g ，均匀搅拌后，先将

承膜筒将试样安装到试验仪器上，然后直接在承膜筒中分4层压实到指定高度进行成样。

6.试验步骤及数据处理

（1）成样方法按照上述步骤进行，成样之后降低排水管的高度，使排水管内水面高度低于试样中心高度约0.2m ，关闭排水阀，这样在试样内部形成一定的负压，以便试样能够自立。

（2）安装压力室。试样制备完毕后，安装压力室。安装前应先将加载杆提起，以免在放置过程中碰到试样，安装好压力室后依次渐进拧紧螺丝，保持压力室各个方向均匀下降，避免地步产生较大的缝隙。

（3）向压力室内注水。通过注水器，利用高度差将无气水由压力室底部围压管缓慢注入压力室，待无气水装满压力室后，拧紧压力室上部的螺丝。

（4）施加初始围压。向压力室施加20kpa的初始围压，撤掉试样内部的负压，这样不仅能够保证试样直立在压力室底座上，而且在通加二氧化碳过程中不会扰动或破坏试样。

（5）试样饱和。试样通加二氧化碳，置换试样空隙内的空气，二氧化碳的压力以5~10kpa为宜，控制好二氧化碳的通气速率，通加约30分，排气量达到试样的3倍体积，在通入无气水，同时控制好无气水的通入速率，排水量达到试样的3倍即可。启动三轴仪，输入预设围压等参数信息，向压力室内部的水施加围压，观察电脑中孔隙水压力的数值，待压力稳定后，计算饱和度，务必使饱和度达到95%以上，否则重新进行试验。

（6）固结。确保试样饱和后，打开排水阀开始排水固结。

（7）剪切。固结结束后，开始剪切试验。

（8）待剪切结束后，保存数据信息，关闭三轴试验程序。

（9）试验完毕，首先撤掉压力室内的围压，然后排掉压力室中的无气水，最后撤掉试样并清理试验仪器。

（10）试验数据的保存与处理。试验结束后，通过三轴试验数据采集软件Tgwin进行记录，试验结束后软件会自动存盘。进行实验数据初步处理的时候，先选择试验类别“三轴试验”，然后打开“读入三轴试验数据”，选择要处理的试验数据编号。双击操作页面上的“报告”功能，选择数据输入文件的格式CU-DATA.SZB，将文件保存到固定的文件夹下。再经整理所得试验数据见表1所示：

表1 静力三轴试验数据汇总

（1）由表1，可绘出(σ1−σ3)~εa和εv~εa关系曲线，见图1和2。此外，由图1，图2可查得一定应力对应的应变值，可以完成表2。

图1偏应力-轴应变关系曲线图

图2 体应变-轴应变关系曲线图 表2

()13/a εσσ--a ε关系曲线数据

3σ

（

kPa ）

()f 31σσ-（

kPa ）

()f0.9531σσ-（

kPa ）

()95

.0a ε（℅）

95

.031⎪⎪⎭⎫

⎝⎛-σ

σεa （%）

()7.031f σσ-（kPa ）

()7

.0a ε（℅）

7

.031⎪⎪⎭⎫

⎝⎛-σ

σεa

100 346.2 328.89 1.195 0.0036 242.34 0.448 0.0018 200 714.6 678.87 1.430 0.0021 500.22 0.546 0.0011 300

962.4

914.28

1.716

0.0019

673.68

0.561

0.0008

（2）利用表2中()95.031f σσ-和()7.031f σσ-两点的数据绘εa

σ1−σ3

~εa 关系曲线，可

求出参数a ，b ，i E ，f R 。

εa σ1−σ3

~εa 关系曲线中，直线的斜率为a ，截距即为b 。

图3 εa

σ

1−σ3

~εa 关系曲线图

由公式：i E =1a ，131

()ult b σσ-=，()()131313()f f f ult

R b σσσσσσ-==--。结合图3

中的数据，可以计算出参数，见表3。

表3参数a ，b ，i E ，f R

（3）绘E

i

Pa ~σ

3Pa 双对数关系曲线, 求参数K ，n 。

由公式：3n

i a a E kp p σ⎛⎫

= ⎪⎝⎭

，其中101.4a p kPa =，为大气压。由表4作i E 与3σ双对

数关系曲线，如图4所示。

表4 i E 与3σ关系表

l g (E /P a )

lg (σ3/Pa)

图4 E i Pa ~σ

3

Pa 双对数关系曲线

由图4所拟合直线，得到K=440，n=0.918。