土力学室内试验

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1、第三讲土工试验与测试3.1室内试验3.2模型试验3.3原位测试与现场观测土力学中试验与测试的作用1.揭示土一般的力学性质和规律—理论的建立了解特定的土物理力学性质2.设计参数与理论模型的参数确定3.验证理论与数值计算4.模型试验、足尺试验用以解决实际工程问题：设计与方案比较与确定5.原位测试、现场监测为数值计算的反分析、安全性评价和信息化施工服务3.1室内试验3.1.1强度测定仪器直剪仪（directshearapparatus）单剪仪（directsimpleshearapparatus）环剪仪（torsional(ring)shearap

2、paratus）1.直剪仪（directshearapparatus）1)古老：1776年Coulomb2)直观、简便、经济3)应力应变条件复杂、不均匀4)排水条件不明确Coulomb图1－2直剪仪仪器简图初始状态图1－3直剪试验中剪切面处土的应力状态变化0f1v破坏状态f1f3k0v2.单剪仪（directsimpleshearapparatus）1)应力状态均匀2)断面积不变3)循环加载与动力试验4)破坏面位置不确定单剪仪单剪试验的应力状态：水平面不一定是破坏面初始状态破坏状态1f3fvvh,h单剪试验3

3、.环剪仪（torsional(ring)shearapparatus）1)剪切面面积不变2)便于用同一试样连续做几个正压力试验——测定残余强度环剪试验1.1.2变形参数测定试验——侧限压缩仪（oedometerconsolidationtestapparatus）1.侧限应力状态（hK0v)2.压缩与固结试验3.试验结果：e-p曲线与e-lgp曲线：（侧限）压缩模量：Es压缩系数：a体积压缩系数：mv压缩（回弹）指数Cc、Ce侧限压缩试验1.1.3三轴仪与试验(1)1930A.Casagrande提出圆柱试样(2)1933Seff

4、ert用三轴仪研究固结(3)1934Rendulic利用测定土的强度参数(4)1959黄文熙，汪闻韶研制动三轴试验(5)三轴仪的发展：动三轴、大尺寸三轴仪、高压三轴、非饱和土三轴仪、应力与应变路径控制三轴仪……(6)变形与强度试验(7)应力状态明确，简单；排水条件明确三轴仪简图常规三轴压缩试验的应力状态简图两个参数p,q对于三轴应力状态：=这两个参数对于三轴应力状态使用比较简便也常用另外两个常用参数（不计中主应力）qpTCTEHC0RTERTCPLCTC31CTE32利用三轴仪进行不同应力路径的试验1.三轴仪的不同应力路径试验HC：静

5、水压力（各向等压）试验＝2＝3PL：比例加载试验：/3为常数CTC：常规三种压缩试验：3为常数（围压）CTE：常规三轴伸长（挤长）试验：3（轴应力）为常数TC：p为常数三轴压缩试验（轴应力增－围压减）TE：p为常数三轴伸长试验（轴应力减－围压增）RTC：减压三轴压缩试验：（轴应力）为常数RTE：减压三轴伸长试验：1（围压）为常数HC:hydrostaticcompressionCTC:conventionaltriaxialcompressionCTE:conventionaltriaxialextensionRTC:

6、reducedtriaxialcompressionRTE:reducedtriaxialextensionTC:triaxialcompressionTE:triaxialextension不同应力路径下的三轴试验应力特点（加载时）qpTCTEHC0RTERTCPLCTC31CTE323-2图1－11三种应力路径的斜率2.三轴试验的一些问题1）边界条件影响：上下的边界的摩擦增加了局部的围压使应力、变形不均匀改变了破坏状态——鼓胀与剪切面形成三轴试验中的剪切破坏情况(1)饱和土：量水管(2)非饱和土：压力室的体积变化（双筒）(3)其它的量测方

7、法2)试样体积变化的量测3)关于膜嵌入的影响（membranepenetration)(1)排水条件：使量测的体变偏大(2)不排水条件：使量测正孔压变小使负孔压绝对值变小刚性边界下受力变形示意图图1－14膜嵌入示意图：排水情况：使量测的体变增加固结不排水试验：固结：膜嵌入，前进剪缩：正孔压使有效围压减少，膜将后退（剪胀时相反）（1）固结－施加膜嵌入（2）产生正孔压u：膜回弹，使骨架中部分水排出（3）孔压减小（4）剪胀产生负孔压情况相反图1－15正孔压时膜嵌入使量测孔压偏小VDdd膜嵌入的率定方法之一：在试样中间放置一个

8、不同直径的刚性棒d=D膜嵌入量刚性棒在某一围压3下的试验图1－16膜嵌入的一种率定方法3.几种特殊的三轴试验围压力Kc=静应力比d：动应力1）