土的三轴剪切试验

《土的三轴剪切试验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验五土的三轴剪切试验学时：2学时实验性质：综合型实验一、目的要求：土的三轴剪切试验是综合性试验，通过对试验的设计，能获得在不同的排水条件下土的应力与应变的关系和强度参数。通过试验加深对土力学基本理论的理解，培养学生的动手能力和创新能力。掌握土的三轴剪切试验基本原理和试验方法，了解试验的仪器设备，熟悉试验的操作步骤，掌握三轴剪切试验成果的整理方法，根据试验成果绘制应力与应变的关系曲线，计算土的内聚力和摩擦角。二、试验原理：一般认为，土体的破坏条件用莫尔－库仑（Mohr-Coulomb）破坏准则：土体在各向主应力作用下，作用在某一应力面上的剪应力t与法向应力s之比达到某一

2、比值，土体将沿该面发生剪切破坏。莫尔－库仑破坏准则的表达式为：。大主应力，小主应力，土的粘聚力，土的内摩擦角。三轴剪切试验就是根据莫尔－库仑破坏准则测定土的强度参数粘聚力c和内摩擦角f。三、试验方法：根据加载类型的不同，三轴剪切试验又可分为三种试验方法：不固结不排水剪(UU)；固结不排水剪(CU)；固结排水剪(CU)。四、仪器设备：1．应变控制式三轴仪(图5.1—1)：由压力室、轴向加压设备、周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测系统、轴向变形和体积变化量测系统组成。2．附属设备：包括击样器、饱和器、切土器、原状土分样器、切土盘、承膜筒和对开圆膜，应符合下图要求：1)

3、击样器(图5.1－2)，饱和器(图5.1－3)。2)切土盘、切土器和原状土分样器(图5.1－4)。3)承膜筒及对开圆模(图5.1—5及图5.1—6)。3．天平：称量200g，最小分度值0.0lg；称量1000g，最小分度值0.1g。4．橡皮膜：应具有弹性的乳胶膜，对直径39.1和61.8mm的试样；厚度以0.1～0.2mm为宜，对直径101mm的试样，厚度以0.2～0.3为宜。图5.1－1应变控制式三轴仪图5.1－2击样器图5.1－3饱和器1－套环；2－定位螺丝；3－导杆；4－击锤；1－圆模(3片)；2－紧箍5－底板；6－套筒；7－击样筒；8－底座3－夹板；4－拉杆；5

4、－透水板图5.1－4原装土和土盘分样器图5.1－5承膜筒图5.1－6对开圆模全自动三轴仪　　TSZ10-1.0应变控制式三轴仪土样饱和器QI-1型切土机五、试验步骤：（一）不固结不排水剪试验步骤1试样的安装步骤：I在压力室的底座上，依次放上不透水板、试样及不透水试样帽，将橡皮膜用承膜筒套在试样外，并用橡皮圈将橡皮膜两端与底座及试样帽分别扎紧。Ⅱ将压力室罩顶部活塞提高，放下压力室罩，将活塞对准试样中心，并均匀地拧紧底座连接螺母。向压力室内注满纯水，待压力室顶部排气孔有水溢出时，拧紧排气孔，并将活塞对准测力计和试样顶部。Ⅲ将离合器调至粗位，转动粗调手轮；当试样帽与活塞及测力

5、计接近时，将离合器调至细位，改用细调手轮，使试样帽与活塞及测力计接触，装上变形指示计，将测力计和变形指示计调至零位。Ⅳ关排水阀，开周围压力阀，施加周围压力。2剪切试样应按下列步骤进行：I　剪切应变速率宜为每分钟应变0.5％～1.0％。Ⅱ　启动电动机，合上离合器，开始剪切。试样每产生0.3％～0.4％的轴向应变(或0.2mm变形值)，测记一次测力计读数和轴向变形值。当轴向应变大于3％时，试样每产生0.％～0.8％的轴向应变(或0.5mm变形值)，测记一次。Ⅲ　当测力计读数出现峰值时，剪切应继续进行到轴向应变为15％～20％。Ⅳ　试验结束，关电动机，关周围压力阀，脱开离合器

6、，将离合器调至粗位，转动粗调手轮，将压力室降下，打开排气孔，排除压力室内的水，拆卸压力室罩，拆除试样，描述试样破坏形状，称试样质量，并测定含水率。3轴向应变应按下式计算：。式中，轴向应变(％)；剪切过程中试样的高度变化(mm)；试样初始高度(mm)。4试样面积的校正应按下式计算：。式中，试样的校正断面积()；试样的初始断面积()。5主应力差应按下式计算：。式中，主应力差(kPa)；大总主应力(kPa)；小总主应力(kPa)；C测力计率定系数(N／0.01mm或N／mV)；R——测力计读数(0.01mm)；10单位换算系数。　　图5.2主应力差与轴向应变关系曲线　　　　图

7、5.3不固结不排水剪强度包线6以主应力差为纵坐标，轴向应变为横坐标；绘制主应力差与轴向应变关系曲线(图5.2)。取曲线上主应力差的峰值作为破坏点，无峰值时，取15％轴向应变时的主应力差值作为破坏点。7以剪应力为纵坐标，怯向应力为横坐标，在横坐标轴以破坏时的为圆心，以为半径，在应力平面上绘制破损应力圆，并绘制不同周围压力下破损应力圆的包线，求出不排水强度参数(图5.3)。（二）固结不排水剪试验步骤1试样的安装步骤：Ⅰ开孔隙水压力阀和量管阀，对孔隙水压力系统及压力室底座充水排气后，关孔隙水压力阀和量管阀。压力室底座上依次放上透水板、湿滤纸、试