實(shí) ??驗(yàn) ??報(bào) ??告
一、實(shí)驗(yàn)室名稱:巖土工程實(shí)驗(yàn)室 ???????????????????????????????
二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱:土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)
三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/span>測(cè)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)內(nèi)聚力Ccu、內(nèi)摩察角φcu,有效應(yīng)力指標(biāo)C'、φ',繪制抗剪強(qiáng)度包線、主應(yīng)力差與軸向關(guān)系曲線。
四、實(shí)驗(yàn)原理:
????三軸剪切試驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種方法,它通常用3-4個(gè)圓柱形試樣分別在不同的恒定周壓力(即小主應(yīng)力σ3)下施加軸向壓力(即主應(yīng)力差σ1-σ3)進(jìn)行剪切直至破壞,然后根據(jù)摩爾一庫(kù)侖理論,求得總抗剪強(qiáng)度參數(shù)和有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)。三軸試驗(yàn)分為不排水剪、固結(jié)不排水剪和排水剪三種方法。本次試驗(yàn)只做飽和試件固結(jié)不排水剪。飽和的試樣先在某一周壓力下排水固結(jié),然后在保持不排水的情況下增加軸向壓力直至破壞,同時(shí)測(cè)量孔隙壓力。
五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:
????用三軸剪切儀測(cè)定土樣在100kPa、200kPa、300kPa的周圍壓力作用下,進(jìn)行固結(jié)不排水剪切試驗(yàn),同時(shí)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行記錄。
六、實(shí)驗(yàn)器材(儀器設(shè)備、元器件、材料等):
1、?應(yīng)變控制式三軸剪切儀:如圖示,有壓力室、軸向加壓設(shè)備、施加周圍壓力系統(tǒng)、體積變化和孔隙壓力量測(cè)系統(tǒng)等。
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??2、擊實(shí)筒、飽和器、切土盤(pán)、切土器、承膜筒等。
??3、天平、測(cè)微表、橡皮膜、扳手等。
七、實(shí)驗(yàn)步驟:
1.選取一定數(shù)量的代表性土樣,(對(duì)直徑3.91厘米試樣約取二公斤),經(jīng)風(fēng)干碾碎過(guò)篩,測(cè)出風(fēng)干含水量,按要求含水量算出所需加水量。
?2.將需加的水量噴灑到土料上,稍靜置后裝入塑料袋,然后置于密閉容器內(nèi)、至少20小時(shí),使含水量均勻。取出土料復(fù)測(cè)其含水量,若所測(cè)含水量與要求含水量差值在1%以內(nèi),則可以進(jìn)行擊實(shí)土樣,否則需調(diào)整含水量至符合要求為止。
?3.根據(jù)要求的干重度,稱取所需土量,按試樣的高度進(jìn)行分層擊實(shí),各層土料質(zhì)量相等,每層擊實(shí)至要求高度后,將表面刨毛,然后再加第二層土料,如此繼續(xù)進(jìn)行直至擊實(shí)最后一層。
?4.將擊實(shí)好的試件(還回三瓣膜一起裝入飽和器內(nèi)擰緊螺絲)。
5、試樣飽和:將試樣裝入飽和器內(nèi)后,置于抽氣罐內(nèi)、擰緊蓋,進(jìn)行抽氣,當(dāng)真空度接近一個(gè)大氣壓后,對(duì)粉質(zhì)土(粉土)再繼續(xù)抽半個(gè)小時(shí)以上,粘質(zhì)土抽1小時(shí)以上,然后徐徐注入清水,并使真空度保持穩(wěn)定。待飽和器完全淹沒(méi)水中后,停止抽氣,慢慢解除抽氣罐內(nèi)的真空,讓試樣在抽氣罐內(nèi)靜置10小時(shí)以上,然后待用。
6、試樣安裝
????⑴?打開(kāi)孔隙壓力閥,使儀器底座充水,將煮沸過(guò)的透水石滑入儀器底座上,放上一張濾紙,關(guān)閉孔隙壓力閥。
⑵?活動(dòng)三瓣膜后將試樣取出,上面放好濾紙和透水石,放到儀器底座上。
⑶?把乳膠膜放在承膜筒內(nèi),二頭翻在承膜筒上通過(guò)吸氣孔加真空負(fù)壓。使乳膠膜緊貼在承膜筒內(nèi)壁上,然后套入試樣外面。放氣,翻下乳膠膜二頭取下承膜筒。
⑷?把試樣下端的乳膠膜與儀器底座用乳膠帶扎緊。然后放上對(duì)開(kāi)膜(保護(hù)試樣)和上帽,同樣將上帽和乳膠膜扎緊。取走對(duì)開(kāi)膜。
⑸?裝上壓力室(注意不要碰試樣),并從注水孔向壓力室注滿水扭好注水孔的封閉螺絲。
7、試樣排水固結(jié):
???⑴ 施加σ3固結(jié)周壓力( 100、200、300KPa),并讀排水量管讀數(shù),(注意管中不得有氣泡)。
???⑵ 慢慢打開(kāi)孔壓閥,量測(cè)孔隙壓力,計(jì)算孔壓系數(shù)B。
???⑶ 慢慢打開(kāi)排水閥,使試樣中的水通過(guò)頂帽流入量水管(試樣開(kāi)始固結(jié)),使孔隙壓力慢慢消散。
???⑷ 不斷觀察量水管讀數(shù),同時(shí)注意保持量水管水面應(yīng)置于試樣中心高度處。
???⑸ 當(dāng)量水管水面基本上穩(wěn)定后,孔壓基本上消散為零(小于 5 KPa。),即固結(jié)完畢(因全部孔壓消散為0時(shí)間較長(zhǎng),因?qū)W時(shí)關(guān)系我們就不等了)。
???⑹ 關(guān)閉排水閥,記下排水量管及孔壓表讀數(shù)。
???⑺ 旋轉(zhuǎn)微動(dòng)(細(xì))手輪,當(dāng)量力環(huán)表微動(dòng)時(shí)表示活塞與試樣帽接觸,調(diào)量力環(huán)表和變形量表的指針為0位置。
8、試樣剪切:
⑴?剪切應(yīng)變速率為每分鐘0.1-0.05%(一般粘性土)。
?⑵ 開(kāi)動(dòng)馬達(dá),按上離合器,進(jìn)行剪切。同時(shí)打開(kāi)孔壓閥不斷轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)壓筒手輪,保持零位指示器中水銀面為原平衡位置,當(dāng)試樣每產(chǎn)生垂直應(yīng)變0.5mm時(shí),測(cè)記重力環(huán)表及孔壓表讀數(shù)。
⑶ 當(dāng)出現(xiàn)峰值后,再繼續(xù)剪3—5%垂直應(yīng)變。若量力環(huán)表無(wú)明顯減少,
表明不出現(xiàn)峰值則垂直應(yīng)變進(jìn)行到 15—20%止。
⑷ 試驗(yàn)結(jié)束后,關(guān)閉馬達(dá),調(diào)周壓力閥及孔壓閥,使σ壓力表讀數(shù)及孔壓表讀數(shù)慢慢回零,撥開(kāi)離合器,倒轉(zhuǎn)手輪,然后打開(kāi)注水孔,排出壓力室內(nèi)的水,拆除壓力室外罩。擦干試樣周圍的余水,脫去試樣外的橡皮膜,描述破壞后的形狀。
⑸?裝第二個(gè)試樣,重復(fù)上述試驗(yàn)步驟。
八、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析:
工程名稱??????????????????????????????????????????試驗(yàn)者????????????????????????
試驗(yàn)編號(hào)??????????????????????????????????????????計(jì)算者???????????????????
實(shí)驗(yàn)方法??????????????????????????????????????????校核者???????????????????
土樣說(shuō)明??????????????????????????????????????????試驗(yàn)日期??????????????????
試樣原始質(zhì)量m0?= ??????????????????????????周壓力=
試樣原始高度 h0= ???????????????????????????固結(jié)度=
試樣原始直徑do= ???????????????????????????量力環(huán)校正數(shù)C=
試樣原始面積A0= ???????????????????????????孔隙壓力初讀數(shù)=
試樣原始體積V0= ???????????????????????????軸向應(yīng)變速率=
試樣原始重度γ0=?????????????????????????????土粒相對(duì)密度dS=
試樣原始干重度??????????????試驗(yàn)前含水量w=
試樣原始孔隙比???????????????????試驗(yàn)后含水量wf=
試樣原始飽和度???????????????試樣干土質(zhì)量?md=
量水管乙的開(kāi)始讀數(shù) Q0= ???????????????????試驗(yàn)后試樣質(zhì)量 mf
施加周壓力后的量水管乙讀數(shù)Q1=
????????????????????????????????????
施加周壓力后的試樣體積=
施加周壓力后的的試樣孔隙比 ????????????????????????????????????????
施加周壓力后的試樣面積???????????????????????????
在周壓力下的孔隙壓力
在周壓力下的孔隙壓力系數(shù) ?= ???????????????????????????????
試樣破損時(shí)的軸向壓力
試樣破損時(shí)的孔隙壓力=
孔隙壓力系數(shù)
最大有效主應(yīng)力
最小有效主應(yīng)力
1、?試樣固結(jié)后的體積、面積及高度
??2.孔隙壓力系數(shù):
?????????????????????????????????
??3.主應(yīng)力差:
??4.最大有效主應(yīng)力:
????最小有效主應(yīng)力:
????5.最大有效主應(yīng)力比:
????6.破壞時(shí)土的孔隙壓力系數(shù):
九、實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
Ccu= ??????????????????????φcu=
C'= ????????????????????????φ'=
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十、總結(jié)與討論:
1.本實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)的孔隙水壓力系數(shù)B值多大?B值越高表示土樣的飽和度越高還是越低?說(shuō)明其物理概念?
2.孔隙水壓力系數(shù)A值在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是不是常量?A值的變化反應(yīng)土的什么性質(zhì)?
3.土的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)C,
,是否恒大于總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)C,
,試分析其規(guī)律。
4.分析比較三軸試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)。