《土工试验与测试》PPT课件

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v
a
2
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r
a
2
固结不排水三轴试验
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对于三轴应力状态：=
两个参数p， q
p12 3 123
3
3
q 1 2
(12)2 (2 3)2 (3 1)2
1 3
这两个参数对于三轴应力状态使用比较简便
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本书中也常用另外两个常用参数
（不计中主应力）
13 2
13 2
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一般应力状态下，为了表示主应力的大小常 用另外两个参数
（侧限）压缩模量：Es 压缩系数：a 体积压缩系数：mv 压缩（回弹）指数Cc、 Ce
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侧限压缩试验 环刀
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1.1.3 三轴仪与试验
（1）1930 A. Casagrande 提出圆柱试样 （2）1933 Seffert 用三轴仪研究固结 （3）1934 Rendulic 利用测定土的强度参数 （4）1959 黄文熙，汪闻韶 研制动三轴试验 （5）三轴仪的发展：动三轴、大尺寸三轴仪、
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2.单剪仪（direct simple shear apparatus）
用一系列环形圈代替刚性盒，因而没有明显的应 力应变不均匀，试样内所施加的应力被认为是纯剪。
（1）应力状态均匀
（2）断面积不变
（3）循环加载与动力试验
（4）破坏面位置不确定
单剪试验原理
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第1章 土工试验与测试
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第1章 土工试验与测试
1.1 室内试验 1.2 模型试验 1.3 原位测试与现场观测
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土力学中试验与测试的作用
1．揭示土一般的力学性质和规律—理论的建 立，了解特定的土的物理力学性质；
2．确定各种理论和工程设计参数，验证各 种理论的正确性和实用性；
3．模型试验、足尺试验不仅可以验证理论 与数值计算的合理性，还可用以解决实际工程问 题；
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1. 直剪仪（direct shear apparatus）
（1） 古老：1776年 Coulomb （2） 直观、简便、经济 （3） 应力应变条件复杂、不
均匀 （4） 排水条件不明确
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直剪仪仪器简图
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初始状态
f
破坏状态
0百度文库
k0v f3 1v
f1
直剪试验中剪切面处土的应力状态变化
伸长 轴压缩 三轴
实验
伸长
伸长
主要 三个 围压不 轴向 平均主应 平均 轴向应 围压 常应力比
应力 主应
变
特点 力相
应力
力不变
主应 力不变 不变
不变
力不
1 3 k
等
变
1 c
a
c
a
c
a
c
a
2 c
c
c
c
a
c
c c 1 k
3 c
c
1 0
0
2 0
0
3 0
0
p 0
（1） 剪切面面积不变
（2） 便于用同一试样连续做几个正压力试
验 ——测定残余强度
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环ppt课剪件试验
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1.1.2 变形参数测定试验——侧限压缩仪 （oedometer consolidation test apparatus）
1．侧限应力状态（hK0v)
2．压缩与固结试验 3．试验结果：e-p曲线与e-lgp曲线：
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初始状态
破坏状态
vv
3f
1f
h,h
单剪试验的应力状 态：水平面不一定
是破坏面
单剪试验应力状态变化
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3. 环剪仪（torsional (ring) shear apparatus）
实验原理：
环剪仪的剪切盒一般由一对金属环组成，试样放在环状 剪切盒内。试验时，法向应力由传力板直接施加在环状试样 的上部，并通过传力板上的刀口将试样上表面固定，而下剪 切盒转动给试样施加扭矩，实际上环剪试验和直剪试验一样， 破坏面是一个预设的剪切面。
毕肖甫参数： b 2 3 1 3
应力洛得角：
tan22132b1 3(13) 3
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1. 三轴仪的不同应力路径试验
HC：静水压力（各向等压）试验＝2＝3 PL：比例加载试验： / 3为常数 CTC：常规三种压缩试验 ：3为常数（围压） CTE：常规三轴伸长（挤长）试验： 3（轴应力）
0
a
c
a
c
0
0
0
0
0
1 2
0
0
0
1 2 21
0
0
0
0
0
a c 1 k
0
0
0
1 k
0
1 k
0
0
b ( ) / 0 ( 3 0 ) 1(3 0 ) 0 ( 3 0 ) 1(3 0 ) 0 ( 3 0 ) 1(3 0 ) 0 ( 3 0 )
4．原位测试、现场监测为数值计算的反分析、 安全性评价和信息化施工服务
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1.1 室内试验
1.1.1 强度测定仪器
直剪仪（direct shear apparatus） 单剪仪（direct simple shear apparatu） 环剪仪 （torsional (ring) shear apparatus）
为常数
TC： p为常数三轴压缩试验（轴应力增－围压减）
TE： p为常数三轴伸长试验（轴应力减－围压增）
RTC：减压三轴压缩试验： （轴应力）为常数 RTE：减压三轴伸长试验：1 （围压）为常数
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HC: hydrostatic compression CTC: conventional triaxial compression CTE: conventional triaxial extension RTC: reduced triaxial compression RTE: reduced teiaxial extension TC: triaxial compression TE: triaxial extension
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q TC
RTE TE RTC
CTC CTE
PL
3
1
3
2
HC
0
p
图1－10 利用三轴仪进行不同应力路径的试验
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不同应力路径下的三轴试验应力特点（加载时）
试 验 HC
CTC
CTE
TC
TE
RTC
RTE
PL
名称 静水 常规三 常规 三轴压缩 三轴 减压三 减压 三轴等比
压缩 轴压缩 三轴
高压三轴、非饱和土三轴仪、应力与应变路径控 制三轴仪…… （6）变形与强度试验 （7） 应力状态明确，简单；排水条件明确
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三轴仪 三轴仪原理图
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v 1 2 3 a 2 r
a
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v
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2
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V V0
W V0
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1
3
P A
常规三轴压缩试验的应力状态简图
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