三轴剪切试验.ppt

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1、三轴剪切试验一.试验目的：三轴剪切试验是测定土体抗剪强度的一种方法，通常用3～4个圆柱形试样，分别在不同的恒定围压力下（即小主应力σ3）施加轴向压力（即主应力差σ1－σ3）进行剪切直至破坏，然后根据摩尔—库仑理论，求得土的抗剪强度参数c、φ值。同时，试验过程中若测得了孔隙水压力还可以得到土体的有效抗剪强度指标c′、φ′和孔隙水压力系数等。三轴剪切试验可分为不固结不排水试验（UU）、固结不排水试验（CU）以及固结排水剪试验（CD）。1、不固结不排水试验：试件在周围压力和轴向压力下直至破坏的全过程中均不允许排水，土样从开始加载至试样剪坏，土中

2、的含水率始终保持不变，可测得总抗剪强度指标c和φ；2、固结不排水试验：试样先在周围压力下让土体排水固结，待固结稳定后，再在不排水条件下施加轴向压力直至破坏，可同时测定总抗剪强度指标和或有效抗剪强度指标和及孔隙水压力系数；3、固结排水剪试验：试样先在周围压力下排水固结，然后允许在充分排水的条件下增加轴向压力直至破坏，可测得总抗剪强度指标和。二、试验方法：应力特点与试验方法类型施加3施加1-3量测固结排水固结排水体变固结不排水固结不排水孔隙水压力不固结不排水不固结不排水孔隙水压力常用试验类型试样围压力3阀门阀门马达横梁量力环百分

3、表量水管孔压量测1-31(1-3)f(1-3)f破坏偏差应力取值方法松砂密砂取曲线的最大偏差应力值作为(1-3)f取规定的轴向应变值（通常15%）所相应的偏差应力作为(1-3)f以最大有效主应力比((1/3)max处的偏差应力值作为(1-3)f15%1-313=100kPa3=300kPa3=500kPa三轴试验确定土的强度包线O31f强度包线c由不同围压的三轴试验，得到破坏时相应的（1-)f分别绘制破坏状态的莫尔应力圆，其公切线即为强度包线，可得强度指标c与15%(1

4、-3)f仪器设备1-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-排气孔；10-轴向加压设备；11-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；19-马达；20-变速箱1.不固结不排水试验（1）剪切应变速率宜为每分钟应变0.5%～1.0％。（2）启动电动机，开始剪切。试样每产生0.3%～0.4％的轴向应变，测记一次测力计读数和轴向变形值。当轴向应变大于3％，每隔0.7%～0.8％的应变值测记一次读数。3）当测

5、力计读数出现峰值时，剪切应继续进行，超过5%的轴向应变为止。当测力计读数无峰值时，剪切进行到轴向应变为15%～20%。（4）试验结束，关电动机，关周围压力阀，开排气阀，排除压力室内的水，拆除试样，描述试样破坏形状。称试样质量，并测定含水量。2.固结不排水试验试样排水固结按下列步骤进行：（1）开孔隙水压力阀，测定孔隙水压力。开排水阀。当需测定排水过程时，测记排水管水面及孔隙水压力值，直至孔隙水压力消散95%以上。固结完成后，关排水阀，测定排水管读数和孔隙水压力读数。（2）微调压力机升降台，使活塞与试样接触，此时轴向变形百分表的变化值为试样固

6、结时的高度变化。3.固结排水试验试样的安装、固结和剪切，与固结不排水试验的相应步骤相同，但在剪切过程中应打开排水阀，剪切速率采用每分钟应变0.003％～0.012％。土的抗剪强度指标随试验方法、排水条件的不同而异，对于具体工程问题，应该尽可能根据现场条件决定采用实验室的试验方法，以获得合适的抗剪强度指标试验方法适用条件不排水剪或快剪（UU）地基土的透水性和排水条件不良，建筑物施工速度较快排水剪或慢剪（CD）地基土的透水性好，排水条件较佳，建筑物加荷速率较慢固结不排水剪或固结快剪（CU）建筑物竣工以后较久，荷载又突然增大，或地基条件等介于上

7、述两种情况之间剪切试样按下列步骤进行：1.将制好的土样放置在橡胶模内，放在密闭的压力室中，根据试验的排水要求启闭有关的阀门开关。2.向压力室内注入气压和液压，使试样承受周围压力σ3作用。并使该周围压力在整个试验中保持不变。3.通过活塞杆对试样施加竖向压力（σ1-σ3），随着竖向压力的逐渐增大，试样最终将因受剪而破坏试验条件与现场条件的对应关系粘土地基上的分层慢速填方在1层固结后，快速施工2层12软土地基上的快速填方固结排水试验固结不排水试验不固结不排水试验常规三轴试验优缺点单元体试验，试样内应力和应变相对均匀应力状态和应力路径明确排水条件

8、清楚，可控制设备操作复杂现场很难试验常规三轴试验是在轴对称下进行的