三轴剪切试验.doc

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1、.实验十三轴剪切试验一、概述三轴剪切试验是测定土的抗剪强度的主要方法之一。它通常用3~4个圆柱形试样分别在不同的围压下施加轴向压力对试样进行剪切，直至破坏，然后根据摩尔——库伦理论，求得土的抗剪强度指标f和c。根据排水条件的不同，三轴剪切试验可分为不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)三种试验方法。不固结不排水剪试验，在施加周围压力s3和轴向偏应力（s1-s3），直至试样剪坏的整个过程中，均不允许试样排水固结，即不让孔隙水压力消散。固结不排水剪试验，在施加周围压力时，允许试样充分排水固结；在施加偏应力时，不允许排水至试样

2、剪坏。固结排水剪试验，在施加周围压力和轴向偏应力，直至试样剪坏的整个过程中，使试样充分排水固结。这里只介绍饱和试样的固结不排水剪试验。二、试验原理三轴试验采用圆柱形试样，对试样在空间三个坐标方向上施加压力。试验时先通过压力室有压液体，使试样在三个轴向受到相同的周围压力s3，并维持整个试验过程不变。然后通过活塞杆向试样施加垂直轴向压力，直到试样剪坏。fstc附图10.1抗剪强度包线若由活塞杆所加的试样破坏时的压力强度为q＝s1-s3，小主应力是周围压力s3。由一个试样所得的s1和s3，可以绘制一个极限应力圆。若干个试样，可得在不同周围压力作用下，试

3、样剪坏时的最大主应力，从而可绘制若干个极限应力圆，作这些应力圆的公切线，便是土的抗剪强度包线，由此包线可求得强度指标c和f，附图10.1所示。三、仪器设备1、常用的三轴剪切仪，按施加轴向压力方式的不同，分为应变控制式和应力控制式两种。2、应变控制式三轴仪见附图10.9所示。包括压力室、轴向加压设备、施加周围压力系统、体积变化和孔隙压力量测系统等。3、附属设备：击实筒、饱和器、切土盘、切土器和切土架、分样器、承膜筒、天平、量表、橡皮膜等。123456附图10.3对开圆膜1.压力室底座；2.透水石；3.制样圆模；4.圆箍；5.橡皮膜；6.橡皮圈123

4、1附图10.2原状土分样器1.钢丝架；2一滑杆；3一底座..12345附图10.5击实器1.环；2.位螺丝；3.杆；4.击锤；5.底板1276543附图10.4承膜筒1.压力室底座；2.透水石；3.试样；4.承膜筒；5.橡皮膜；6.上帽附图10.6饱和器1.土样筒；2.紧箍；3.夹板；4一拉杆；5.透水石12345123附图10.7切土盘1.轴2.上盘3.下盘123附图10.8切土器1.土样2.切土器3.支架附图10.9应变控制式三轴剪切仪l.调压筒；2.周围压力表；3.周围压力阀；4.排水阀；5.体变管；6.排水管；7.变形量表；8.量力环；9

5、.排气孔；10.轴向加压设备；1l.压力室；12.量管阀；13.零位指示器；14.孔隙压力表；15.量管；16.孔隙压力阀；17.离合器；18.手轮..四、试验步骤1、使用前三轴剪切仪应进行检查(1)周围压力的精度要求达到最大压力的土1％，测读分值一般应为5kPa，根据试样强度的大小，选择不同量程的量力环，使最大轴向压力的精度不小于1％。(2)排除孔隙压力量测系统的气泡。其方法是将零位指示器中水银移人贮槽内，关闭量管阀，用调压筒或三轴压力室(三轴压力室内充满无气水)对孔隙压力量测系统中的无气水(煮沸冷却后的蒸馏水)施加压力，小心打开量管阀，让管路

6、中气泡从量管排出。可反复几次，直到气泡完全冲出为止。必须注意，不要使贮槽内水银冲出指示器。排气完毕后，从贮槽中移回水银，关闭孔隙压力阀和量管阀，用调压筒施加压力，检查孔隙压力量测系统的体积因数，要求该体积因数小于1.5´10-5cm3/kPa。孔隙压力也可用传感器量测。(3)检查排水管路是否通畅；活塞在轴套内滑动是否正常；连接处有无漏水现象。仪器检查完毕，关周围压力阀、孔隙压力阀和排水阀，以备使用。(4)橡皮膜在使用前应作仔细检查。其方法是在膜内充气，扎紧两端，然后在水下检查有无漏气。2、试样制备原状试样，可从钻孔原状土柱或试坑原状土块中切取。试

7、样尺寸应符合下列要求：直径3.91cm的试样，允许最大粒径为2.0mm；直径6.18cm的试样，允许最大粒径为5.0mm；直径10.1cm的试样，允许最大粒径为10.0mm，但也允许个别超径颗粒存在。超径颗粒的粒径不应超过试样直径的1/5。对于较软的土样，先用钢丝锯或削土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱，放在切土盘上、下圆盘之间，再用钢丝锯或削土刀紧靠侧板，由上往下细心切削，边切削边转动圆盘，直到土样被削成规定直径为止。然后按试验要求的试样高度，截取试样，并削平上下两端，见附图10.7。对于较硬的土样，先用削土刀或钢丝锯切取一稍大于规定尺寸的土样，上

8、下两端削平，按试样的要求层次方向，放在切土架上，用切土器切削。先在切土器环刀口内壁涂上一层薄的油或凡士林，将切土器的刀口对准土样，边削土