高等土力学课件11_室内试验_12_模型试验.ppt

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1、高等土力学§1土工试验与测试一、土工试验的目的和意义（1）揭示土的一般的或特有的物理力学性质；（2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质；（3）确定理论计算和工程设计参数；（4）验证计算理论的正确性及实用性；（5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段。AdvanceSoilMechnics高等土力学二、土工试验的分类土工试验包括：①室内试验：如容重试验、含水量试验、直剪试验、无侧限压缩试验等。②原型测试：平板荷载试验、静力触探、十字板剪切试验等③模型试验（模拟试验）：小比尺模型

2、试，足尺模型试验④原型监测：深基坑开挖工程监测、隧道施工监测、软土上路堤沉降监测等§1土工试验与测试AdvanceSoilMechnics高等土力学§1土工试验与测试(a)土体滑坡(b)挡土墙(c)地基失稳图1.1-1土体破坏示意图§1.1室内试验§1.1.1直剪试验抗剪强度参数：AdvanceSoilMechnics高等土力学⑴刚性单剪仪（常规单剪仪）刚性直剪仪是土力学中最古老的仪器之一。刚性单剪仪的主要优点：直观、简便、经济，尤其对于砂土和渗透系数k<10‐7cm/s的粘性土能很快得到抗剪强度试验结果。§1土工试验与测试Advance

3、SoilMechnics高等土力学§1土工试验与测试刚性单剪仪的主要缺点：剪切面是人为确定的，其面积因位移而减小，边界上存在应力集中，剪切过程中存在明显的应力，应变不均匀，且十分复杂，试样内各点应力状态及应力路径不同。在剪切面附近土单元上的主应力大小是变化的，方向是旋转的。AdvanceSoilMechnics高等土力学(2)TAW—800大型直接剪切仪主要功能：粗粒土的直接剪切，土与结构物的剪切试验等。主要技术参数：上剪切盒尺寸：500×500×150mm；下剪切盒尺寸670×670×150mm；最大轴力800kN；最大水平力（两个方向

4、）400kN；轴向活塞最大行程600mm；水平活塞最大行程（两个方向）300mm。§1土工试验与测试AdvanceSoilMechnics高等土力学⑵多环单剪仪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，试样内所加的应力被认为是纯剪。应力摩尔圆圆心不变，其直径逐渐扩大，直至与强度线相切。这种仪器可以做动静剪切试验（动单剪试验），有很多明显的有优点。§1土工试验与测试AdvanceSoilMechnics高等土力学⑶环剪仪试样是环状的，剪切沿着圆周方向旋转，剪切面的总面积不变。特别适用于：①量测大应变后土的残余强度或终极强度；

5、②不同材料间接触面的剪切特性（如土与砼、土与钢、土与土工合成材料）。§1土工试验与测试AdvanceSoilMechnics高等土力学§1.1.3三轴试验(1)静三轴试验静三轴试验（三轴压缩试验）是测定土的抗剪强度的一种方法。它通常用3-4个圆柱形试样，分别在不同的恒定周围压力（σ3）下，施加轴向压力，即主应力差（σ1-σ3），进行剪切直到破坏；然后根据摩尔-库伦理论，求得抗剪强度参数。§1土工试验与测试σ1=p+Δσσ2=σ3=pAdvanceSoilMechnics高等土力学§1土工试验与测试σ1=p+Δσσ2=σ3=pAdvance

6、SoilMechnics高等土力学§1土工试验与测试三轴试验地主要优点在于，能根据工程实际情况，采用不同地排水条件，选取和控制孔隙水压，以求得与实际情况相接近的土的抗剪强度。根据排水条件的不同，试验大致可分为三种：①不排水剪或快剪(UU)饱和粘土的不排水剪或快剪的内摩擦角u和粘聚力Cu为：u=0；Cu=(σ1-σ3)/2,u和Cu为总应力强度指标。②固结不排水剪或固结快剪(CU)正常固结粘土：Ccu=0;cu=10~20；对于超固结粘土Ccu0;cu>0。③水剪或慢剪(CC)强度指标d和Cd很明显第三种方法求得的强度最高

7、，第二种次之，第一种最低。AdvanceSoilMechnics高等土力学优点：①可以完整地反映试样受力变形直到破坏的全过程；②可模拟不同工况，进行一些不同应力路径的试验；③可以很好地控制排水条件；④不排水条件下还可以量测试样的超静孔隙水压力。主要缺点：两个主应力σ2，σ3总是相等。§1土工试验与测试AdvanceSoilMechnics高等土力学常规静三轴仪只能对小尺寸试样φ50×100mm进行试验，一般适用细颗粒土。对于粗颗粒填料，需采用大型粗粒土三轴剪切试验机，下图是中南大学土木工程学院的SZ304型粗粒土三轴剪切试验机主要技术参数

8、：试样尺寸φ300×600mm；最大轴压750KN；最大围压4Mpa；孔隙水压力1.0Mpa。§1土工试验与测试AdvanceSoilMechnics高等土力学§1.1.4动三轴试验为了测定循