三軸壓縮試驗(yàn).doc

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三軸壓縮試驗(yàn) 一、試驗(yàn)?zāi)康? 測(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j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3～4個(gè)試樣，分別在不同周圍壓力下進(jìn)行試驗(yàn)。 （2）試樣尺寸：最小直徑為φ35 mm，最大直徑為φ101 mm，試樣高度宜為試樣直徑的2～2.5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3～5層，粘質(zhì)土宜為5～8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。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5kPa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： 式中Dl，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，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)?.05%～0.1％；粉質(zhì)土每分鐘應(yīng)變?yōu)?.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0.3%～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： 　?。?）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： 　?。?）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。 　?。?）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%。 　?。?）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： 式中e為軸向應(yīng)變值，％；△hi為剪力過程中的高度變化，mm；h0為試樣起始高度，mm。 ?。?）試樣面積的校正，應(yīng)按下式計(jì)算： 式中Aa為試樣的校正斷面積，cm2；A0為試樣的初始斷面積，cm2。 ?。?）主應(yīng)力差應(yīng)按下式計(jì)算： 式中s1為大主應(yīng)力，kPa；s3為小主應(yīng)力，kPa；C為測(cè)力計(jì)率定系數(shù)，N／0.0lmm或N／mV；R為測(cè)力計(jì)讀數(shù)0.01 mm或mV；10為單位換算系數(shù)。 ?。?）以（s1－s3）的峰值為破壞點(diǎn)，無峰值時(shí)，取15％軸向應(yīng)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（s1f+s3f）/2為圓心，（s1f－s3f）/2為半徑（f注腳表示破壞），在t-s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，j，下圖所示。 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hc為試樣固結(jié)后的高度，cm；△V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，cm2。 （3）剪切時(shí)試樣的校正面積，按下式計(jì)算。 ?。?）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) 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，kPa。 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。 ?。?）繪制破損應(yīng)力圓并確定摩擦角和粘聚力，如下圖所示。 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： 式中為剪切過程中試樣的體積變化，cm3；為剪切過程中試樣的高度變化，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。 固結(jié)排水剪強(qiáng)度包線