三轴实验报告

三轴试验报告

课程高等土力学

授课老师冷伍明等

指导老师彭老师

学生姓名刘玮

学号 ********* 专业隧道工程

目录

1.试验目的 (1)

2.仪器设备 (1)

3.试样制备步骤 (1)

4.试样的安装和固结 (2)

5.数据处理(邓肯—张模型8大参数的确定) (2)

6.注意事项 (9)

7.总结 (10)

1.试验目的

(1).三轴压缩试验室测定图的抗剪强度的一种方法，它通过用3～4个圆柱形试样，分别在不同的恒定周围压力下，施加轴向压力，进行剪切直至破坏；然后根据摩尔-强度理论，求得土的抗剪强度参数；同时还可求出邓肯-张模型的其它6个参数。

(2).本试验分为不固结不排水剪(UU)；固结不排水剪(CU或CU)和固结排水剪(CD)等3种试验类型。本次试验采用的是固结排水剪(CD)。

2.仪器设备

本次实验采用全自动应变控制式三轴仪：有反压力控制系统，周围压力控制系统，压力室，孔隙压力测量系统，数据采集系统，试验机等。

3.试样制备步骤

(1).本次试验所用土属于粉粘土，采用击实法对扰动土进行试样制备，试样直径39.1mm，试样高度80mm。选取一定数量的代表性土样，经碾碎、过筛，测定风干含水率，按要求的含水率算出所需加水量。

(2).将需加的水量喷洒到土料上拌匀，稍静置后装入塑料袋，然后置于密闭容器内24小时，使含水率均匀。取出土料复测其含水率。

(3).击样筒的内径应与试样直径相同。击锤的直径宜小雨试样直径，也允许采用与试样直径相同的击锤。击样筒在使用前应洗擦干净。

(4).根据要求的干密度，称取所需土质量。按试样高度分层击实，本次试验为粉粘土，分5层击实。各层土料质量相等。每层击实至要求高度后，将表面刨毛，然后再加第2层土料。如此继续进行，直至击完最后一层，并将击样筒中的试样取出放入饱和器中。

表1 含水率记录表

试验要求干密度为1.7g/cm3，饱和器容积为96cm3，所以所需湿土质量为：

+

⨯

=

+

mρ(g)

w

=v

1(=

⨯

)

188

8.

7.1

96

)

.0

1(

1575

分5层击实，则每层质量为37.76g。

(5).试样饱和：采用抽气饱和，将装有试样的饱和器置于无水的抽气缸内，进行抽气，当真空度接近当地1个大气压后，应继续抽气1个小时。抽气完成后徐徐注入清水，并保持真空度稳定。待饱和器完全被水淹没即停止抽气，并释放

抽气缸的真空。

4.试样的安装和固结

(1).开孔隙压力阀及量管阀，使压力室底座充水排气，并关阀。将透水板滑入压力室底座上。然后放上滤纸和试样，试样上端亦放一湿滤纸及透水板，并在试样周围贴上6条浸湿的滤纸条，滤纸条上端与透水石相连接。

(2).将橡皮膜套在承膜筒内，两端翻出筒外，从吸气孔吸气，使膜紧贴承膜筒内壁，然后套在试样外，放气翻起橡皮膜的两端，取出承膜筒。用橡皮圈将橡皮膜下端扎紧在压力室底座上。

(3).用软刷子自下向上轻轻按抚试样，以排除试样与橡皮膜之间的气泡。可开启空隙压力阀及量管阀，使水徐徐流入试样与橡皮膜之间，以排除夹气，然后关闭。

(4).开排水管阀，使水从试样帽徐徐流出以排除管路中的气泡，并将试样帽置于试样顶端。排除顶端气泡，将橡皮膜扎紧在试样帽上。

(5).装上压力室罩，开排气孔，向压力水充水，水从排气孔溢出时，立刻停止注水，并关闭排气孔。

(6).关体变管阀及孔隙压力阀，开周围压力阀，施加所需的周围压力。周围压力大小应与工程实际荷载相适应，并尽可能使最大周围压力与土体的最大实际荷载大致相等。也可按100、200、300、400kPa 施加。

(7).打开主机和电脑，通过主机给调压筒和反压力调压筒充水，一般反压力调压筒调到30000-40000便可。围压调压筒可注水到60000。

(8).在打开土工试验数据采集系统，选择好试验参数，然后点击开始试验，试验则进入饱和度判断状态，当饱和度达95%以上时自动进入固结状态，当试样固结度达95%时自动再进入剪切状态。

(9).剪切出现峰值后，或达到相应的应变，试验便自动结束。卸除压力，在进行下一围压下的试验。

5.数据处理(邓肯—张模型8大参数的确定)

(1). 切线模量的邓肯－张计算公式：

()()2

13331sin 12cos 2sin f t a a R E Kp p c c σσϕσϕσϕ--⎡⎤

⎛⎫=⨯-⎢⎥ ⎪-⎝⎭⎣⎦

(1)

式中 t E ——切线弹性模量，kPa ； 3σ——周围压力，kPa ； a P ——大气压力，kPa ；

f R ——破坏比，数值小于1； ϕ——土的内摩擦角，(°) c ——土的粘聚力，kPa ； n K ,——试验常数。

(2).切线泊松比按下列两式计算：

()

332

lg 1t G F p A σμ⎛⎫

- ⎪

⎝⎭=- (2) ()

()()1313331sin 12cos 2sin n

f a a D A R Kp p c c σσσσϕσϕσϕ-=

--⎡⎤⎛⎫-⎢⎥

⎪

+⎝⎭

⎣⎦

(3)

式中 F D G ,,——试验常数。

公式(1)，(2)，(3)中包含8个试验常数：K 、n 、ϕ、c 、f R 、G 、D 、F ，这就是邓肯—张模型的8大参数。

(3). 求得试验常数的的方法。 ①c 、ϕ值的求得

绘制出不同围压下的摩尔应力圆，则c 、ϕ值可由图1中的截距和斜率求得。

图1 固结排水剪强度包线

由于本次试验采用的是全自动的土工试验数据采集处理系统，已不需人工读

入和处理数据，TgWin 系统自动计算出c =18.7，ϕ=31.9。