三軸壓縮試驗(yàn)

1、三軸壓縮試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定土的抗剪強(qiáng)度，提供計(jì)算地基強(qiáng)度和穩(wěn)定使用的土的強(qiáng)度指標(biāo)內(nèi)摩擦角 和內(nèi)聚力C。二、試驗(yàn)方法一般有不固結(jié)不排水試驗(yàn)(UU)、固結(jié)不排水試驗(yàn)(CU)和固結(jié)排水 試驗(yàn)(cd )。三、儀器設(shè)備1. 三軸壓縮議：應(yīng)變控制式，由周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力 量測(cè)系統(tǒng)和主機(jī)組成。2. 附屬設(shè)備：包括擊實(shí)器、飽和器、切土器、分樣器、切土盤、承膜筒和 對(duì)開圓模。3. 天平：稱量200 g,感量0.01 g；稱量1000 g,感量0.1 g。4. 橡皮膜：應(yīng)具有彈性，厚度應(yīng)小于橡皮膜直徑的1/100,不得有漏氣孔。四、試樣制備(1) 本試驗(yàn)需要34個(gè)試樣，分別在不同周圍壓力下進(jìn)行

2、試驗(yàn)。(2) 試樣尺寸：最小直徑為 © 35 mm最大直徑為© 101 mm試樣高度宜 為試樣直徑的22.5倍。對(duì)于有裂縫、軟弱面和構(gòu)造面的試樣，試樣直徑宜大于 60 mm。(3) 原狀試樣制備，應(yīng)將土切成圓柱形試樣，試樣兩端應(yīng)平整并垂直于試 樣軸，當(dāng)試樣側(cè)面或端部有小石子或凹坑時(shí)， 允許用削下的余土修整，試樣切削 時(shí)應(yīng)避免擾動(dòng)，并取余土測(cè)定試樣的含水量。(4) 擾動(dòng)試樣制備，應(yīng)根據(jù)預(yù)定的干密度和含水量，在擊實(shí)器內(nèi)分層擊實(shí)， 粉質(zhì)土宜為35層，粘質(zhì)土宜為58層，各層土料數(shù)量應(yīng)相等，各層接觸面應(yīng) 刨毛。(5) 對(duì)于砂性土應(yīng)先在壓力室底座.全依次放上不透水板，橡皮膜和對(duì)開圓 膜

3、。將砂料填入對(duì)開圓膜內(nèi)，分3層按預(yù)定干密度擊實(shí)。當(dāng)制備飽和試樣時(shí)，在 對(duì)開圓膜內(nèi)注入純水至1/3高度，將煮沸的砂料分3層填入，達(dá)到預(yù)定高度。 放上不透水板、試樣帽，扎緊橡皮膜。對(duì)試樣內(nèi)部施加5 kPa負(fù)壓力使試樣能站立，折除對(duì)開圓膜。(6) 對(duì)制備好的試樣，應(yīng)量測(cè)其直徑和高度。試樣的平均直徑應(yīng)按下式計(jì)算：=/? + 2D、+ 65 -式中Di, D2, D3分別為試樣上、中、下部位的直徑。五、三軸試驗(yàn)操作步聚1、試樣的安裝步驟：2、試樣排水固結(jié)步驟：施加周圍壓力；開孔隙水壓力閥，測(cè)定孔隙水壓力。開排水閥。當(dāng)需測(cè)定排水過程時(shí)，測(cè)記排水管水面及孔隙水壓力值，直至孔隙水壓力消散95%以上。固結(jié)完成后

4、，關(guān)排水閥，測(cè)記排水管讀數(shù)和孔隙水壓力讀數(shù)。3、試樣剪切步驟：關(guān)孔隙水壓力閥，微調(diào)壓力機(jī)升降臺(tái)，使活塞與試樣接觸，此時(shí)軸向變形 百分表的變化值為試樣固結(jié)時(shí)的高度變化。將軸向測(cè)力計(jì)、軸向變形百分表及孔隙水壓力讀數(shù)均調(diào)整至零。選擇剪切應(yīng) 變速率，進(jìn)行剪切。粘質(zhì)土每分鐘應(yīng)變?yōu)?0.05%0.1% ;粉質(zhì)土每分鐘應(yīng)變?yōu)?0.1%0.5%。 測(cè)記軸向壓力、孔隙水壓力和軸向變形。試驗(yàn)結(jié)束，關(guān)電動(dòng)機(jī)和 各閥門，開排氣閥，排除壓力室內(nèi)的水，拆除試樣，描述試樣破壞形狀。稱試樣 質(zhì)量并測(cè)定含水量。1.不固結(jié)不排水試驗(yàn)(1) 剪切應(yīng)變速率宜為每分鐘應(yīng)變 0.5%1.0%。(2) 啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，開始剪切。試樣每產(chǎn)生0.

5、3%0.4%的軸向應(yīng)變，測(cè)記一 次測(cè)力計(jì)讀數(shù)和軸向變形值。當(dāng)軸向應(yīng)變大于 3%,每隔0.7%0.8%的應(yīng)變值 測(cè)記一次讀數(shù)。(3) 當(dāng)測(cè)力計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)峰值時(shí)，剪切應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，超過5%的軸向應(yīng)變?yōu)橹?。?dāng)測(cè)力計(jì)讀數(shù)無峰值時(shí)，剪切進(jìn)行到軸向應(yīng)變?yōu)?5%20%。(4) 試驗(yàn)結(jié)束，關(guān)電動(dòng)機(jī)，關(guān)周圍壓力閥，開排氣閥，排除壓力室內(nèi)的水， 拆除試樣，描述試樣破壞形狀。稱試樣質(zhì)量，并測(cè)定含水量。2. 固結(jié)不排水試驗(yàn)試樣排水固結(jié)按下列步驟進(jìn)行：(1) 開孔隙水壓力閥，測(cè)定孔隙水壓力。開排水閥。當(dāng)需測(cè)定排水過程時(shí)，測(cè)記排水管水面及孔隙水壓力值，直至孔隙水壓力消散95%以上。固結(jié)完成后，關(guān)排水閥，測(cè)定排水管讀數(shù)和孔隙水

6、壓力讀數(shù)。(2) 微調(diào)壓力機(jī)升降臺(tái)，使活塞與試樣接觸，此時(shí)軸向變形百分表的變化 值為試樣固結(jié)時(shí)的高度變化。剪切試樣按下列步驟進(jìn)行：(1) 將軸向測(cè)力計(jì)、軸向變形百分表及孔隙水壓力讀數(shù)均調(diào)整至零民。(2) 選擇剪切應(yīng)變速率，進(jìn)行剪切。粘質(zhì)土每分鐘應(yīng)變?yōu)?.05%0.1 %; 粉質(zhì)土每分鐘應(yīng)變0.1 %0.5%。(3) 測(cè)記軸向壓力、孔隙水壓力和軸向變形。(4) 試驗(yàn)結(jié)束，關(guān)電動(dòng)機(jī)和各閥門，開排氣閥，排除壓力室內(nèi)的水，拆除 試樣，描述試樣破壞形狀。稱試樣質(zhì)量并測(cè)定含水量。3. 固結(jié)排水試驗(yàn)試樣的安裝、固結(jié)和剪切，與固結(jié)不排水試驗(yàn)的相應(yīng)步驟相同， 但在剪切過 程中應(yīng)打開排水閥，剪切速率采用每分鐘應(yīng)變

7、0.003 %0.012 %。六、數(shù)據(jù)整理與分析1. 不固結(jié)不排水試驗(yàn)(1) 軸向應(yīng)變應(yīng)按下式計(jì)算:應(yīng)0式中切軸向應(yīng)變值，; hi為剪力過程中的高度變化，mm； ho為試樣起始高度，mm。(2) 試樣面積的校正，應(yīng)按下式計(jì)算：01各rcm2。式中Aa為試樣的校正斷面積，cm2； Ao為試樣的初始斷面積,(3) 主應(yīng)力差應(yīng)按下式計(jì)算：C'R “丁1 - m =兀10A式中討為大主應(yīng)力，kPa；3為小主應(yīng)力，kPa； C為測(cè)力計(jì)率定系數(shù)，N/O.Ol mm 或N/mV; R為測(cè)力計(jì)讀數(shù)O.O1 mm或mV; 1O為單位換算系數(shù)。(4) 以(CTI叼)的峰值為破壞點(diǎn)，無峰值時(shí)，取15%軸向應(yīng)

8、變時(shí)的主應(yīng)力差值作為破壞點(diǎn)。以法向應(yīng)力為橫坐標(biāo)，剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)，在橫坐標(biāo)上以(b1f+cr3f) /2為圓心，(CTif cr3f) /2為半徑(f注腳表示破壞)，在T-cr應(yīng)力平 面圖上繪制破損應(yīng)力圓，并繪制不同周圍壓力下破損應(yīng)力圓的包線， 由破損應(yīng)力 圓的包線求出不排水強(qiáng)度參數(shù)C,典 下圖所示。1 1f =1001P4、linDn1ID39D 4DI 5“1矗2IQ不固結(jié)不排水剪強(qiáng)度包線2.固結(jié)不排水試驗(yàn)(1) 按下式計(jì)算試樣固結(jié)后的高度:式中he為試樣固結(jié)后的高度，cm；AV為試樣固結(jié)后與固結(jié)前的體積變化，cm3。(2) 試樣固結(jié)后的面積，按下式計(jì)算:式中Ac為試樣固結(jié)后的斷面積,2cm

9、2。(3) 剪切時(shí)試樣的校正面積，按下式計(jì)算。(4) 主應(yīng)力差與不固結(jié)不排水試驗(yàn)計(jì)算方法相同。(5) 孔隙水壓力系數(shù)，按下列公式計(jì)算:初始孔隙水壓力系數(shù) kPa。式中B為初始孔隙水壓力系數(shù);U0為施加周圍壓力產(chǎn)生的孔隙水壓力,破壞時(shí)孔隙水壓力系數(shù)式中Af為破壞時(shí)的孔隙水壓力系數(shù)； Uf為試樣破壞時(shí)，主應(yīng)力差產(chǎn)生 的孔隙水壓力，kPa。(6) 繪制破損應(yīng)力圓并確定摩擦角和粘聚力，如下圖所示。0“12 tPs趴石，f、亠* lOQIOC3004-00iOO棗 /kPa固結(jié)不排水剪強(qiáng)度包線3.固結(jié)排水試驗(yàn)剪切時(shí)試樣的校正面積，應(yīng)按下式計(jì)算：*式中 単為剪切過程中試樣的體積變化，cm3；納 為剪切過程

10、中試樣的高度變 化，cm。其余如試樣固結(jié)后的高度、面積，主應(yīng)力差等按固結(jié)不排水試驗(yàn)的相應(yīng)公式 計(jì)算。繪制破損應(yīng)力圓并確定摩擦角和粘聚力，如下圖所示。=10 kPa 曲-27*廠A200生L00A10020030040C iOCc/kPs固結(jié)排水剪強(qiáng)度包線搟克浙維爾 (Maxwell J, C,) 彈性粘滯柩弛體r1 , j11i1*1#4珂苗=勺* £* f（1 "二）'1 £ * ；¥ bEfpfJWj ,g=*S/F*QpJf J ；1 t,1 1 Rcffttal ,p gm®展t1Of口 =血=0）«應(yīng)力榜弛1mmKP

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