三轴试验

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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

百分表
量力环
量 水 管
试 样

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 。
2.固结不排水试验 固结不排水试验 试样排水固结按下列步骤进行: (1)开孔隙水压力阀,测定孔隙水压力。开 排水阀。当需测定排水过程时,测记排水管水面 及孔隙水压力值,直至孔隙水压力消散95%以上。 固结完成后,关排水阀,测定排水管读数和孔隙 水压力读数。 (2)微调压力机升降台,使活塞与试样接触, 此时轴向变形百分表的变化值为试样固结时的高 度变化。
说步骤:
关孔隙水压力阀,微调压力机升降台,使活塞与试样接触, 关孔隙水压力阀,微调压力机升降台,使活塞与试样接触,此 时轴向变形百分表的变化值为试样固结时的高度变化。 时轴向变形百分表的变化值为试样固结时的高度变化。
将轴向测力计、 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 选择剪切应变速率,进行剪切。 零。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%;粉质土每分钟应变为 %;粉质土每分钟应变为 ~ %;粉质土每分钟应变为0.1%~0.5%。 测记轴向 ~ %。 压力、孔隙水压力和轴向变形。试验结束,关电动机和各阀门, 压力、孔隙水压力和轴向变形。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。 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
应力特点与试验方法
横梁
常用试验类型
类型 施加 σ 施加 σ σ 量测
百分表
量力环
量 水 管
试 样
量测
力 力
力σ
破坏偏差应力取值方法
σ 1 -σ 3
( σ1 - σ3 ) f ( σ1 - σ3 ) f
密砂
取曲线的最大偏差应力值 作为( 作为(σ1-σ3)f 取规定的轴向应变值( 取规定的轴向应变值(通 15%) 常15%)所相应的偏差应 力作为( 力作为(σ1-σ3)f 以最大有效主应力比 ((σ′1/σ′3)max处的偏差应 ((σ′ 力值作为( 力值作为(σ1-σ3)f
试验10、三轴试验
一.试验目的: 试验目的:
三轴剪切试验是测定土体抗剪强度的一种方 通常用3 个圆柱形试样, 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( σ3) 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, σ1- 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 库仑理论, 据摩尔 库仑理论,求得土的抗剪强度参数c、φ 同时, 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 c′、 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。 水压力系数等。
剪切试样按下列步骤进行: 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 )将轴向测力计、 水压力读数均调整至零民。 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 )选择剪切应变速率,进行剪切。 每分钟应变为0.05%~0.1%;粉质土每分钟应变 每分钟应变为 ~ ; 0.1%~0.5%。 ~ 。 (3)测记轴向压力、孔隙水压力和轴向变形。 )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 )试验结束,关电动机和各阀门, 排除压力室内的水,拆除试样, 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。 坏形状。称试样质量并测定含水量。
3.固结排水试验 3.固结排水试验
试样的安装、固结和剪切, 试样的安装、固结和剪切,与固结不排水试验的 相应步骤相同,但在剪切过程中应打开排水阀, 相应步骤相同,但在剪切过程中应打开排水阀, 0.003%~0.012%。 %~0.012 剪切速率采用每分钟应变 0.003%~0.012%。
土的抗剪强度指标随试验方法、排水条件的不同而异, 土的抗剪强度指标随试验方法、排水条件的不同而异,对于 具体工程问题, 具体工程问题,应该尽可能根据现场条件决定采用实验室的试验 方法, 方法,以获得合适的抗剪强度指标 试验方法 不排水剪或 快剪(UU) 快剪( ) 排水剪或慢 剪(CD) ) 固结不排水 剪或固结快 剪(CU) ) 适用条件 地基土的透水性和排水条件不良, 地基土的透水性和排水条件不良,建筑物施 工速度较快 地基土的透水性好,排水条件较佳, 地基土的透水性好,排水条件较佳,建筑物 加荷速率较慢 建筑物竣工以后较久,荷载又突然增大, 建筑物竣工以后较久,荷载又突然增大,或 地基条件等介于上述两种情况之间
破坏后的试样
1.不固结不排水试验 不固结不排水试验 (1)剪切应变速率宜为每分钟应变0.5%~ 剪切应变速率宜为每分钟应变0.5%~ 0.5% 1.0%。 1.0%。 启动电动机,开始剪切。 (2)启动电动机,开始剪切。试样每产生 0.3%~0.4%的轴向应变, 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%~ 每隔0.7% 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。 0.8%的应变值测记一次读数。 当测力计读数出现峰值时, (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 进行,超过5%的轴向应变为止。 5%的轴向应变为止 峰值时,剪切进行到轴向应变为15% 20%。 15%~ 峰值时,剪切进行到轴向应变为15%~20%。 试验结束,关电动机,关周围压力阀, (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, 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。 试样破坏形状。称试样质量,并测定含水量。
松砂
15%
ε1
三轴试验确定土的强度包线
σ1 - σ3 ( σ1 - σ3 ) f
σ3=500kPa σ3=300kPa σ3=100kPa
τ
强度包线
φ
c O
σ3
σ1f
σ
15%
ε1
由不同围压σ 的三轴试验,得到破坏时相应的( 由不同围压σ3的三轴试验,得到破坏时相应的(σ1-σ3)f 分别绘制破坏状态的莫尔应力圆, 分别绘制破坏状态的莫尔应力圆,其公切线即为强度包 可得强度指标c 线,可得强度指标c与φ
仪器设备
试样安装步骤
检查压力管线
安装透水石
连接管线
土样装入压力室
安装轴向位移传感器
试样排水固结步骤: 试样排水固结步骤:
施加周围压力
孔隙水压力阀,测定孔隙水压力。开排水阀。当需测定排水过程时, 孔隙水压力阀,测定孔隙水压力。开排水阀。当需测定排水过程时, 测记排水管水面及孔隙水压力值,直至孔隙水压力消散95%以上。 测记排水管水面及孔隙水压力值,直至孔隙水压力消散 %以上。固 结完成后,关排水阀,测记排水管读数和孔隙水压力读数。 结完成后,关排水阀,测记排水管读数和孔隙水压力读数。
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