6实验指导4.doc

实验四 三轴剪切试验实验项目基本情况实验类别：技术基础 实验性质：演示实验时数：2学时每组人数：1015人一.实验目的和要求 本试验是测定土的抗剪强度的一种方法,通常用34个圆拄形试样,分别在不同的恒定围压下,施加轴向压力,进行剪切直至破坏,然后根据摩尔-库仑理论,求得抗剪强度指标c、。 三轴剪切试验按不同排水条件可分为三种试验方法,即不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)、固结排水剪(CD)。因受学时所限,仅做不固结不排水剪试验。要求了解台式三轴仪的构造特点与使用方法,初步学会制备试样,并掌握数据整理与分析方法。二.仪器设备1.轻型台式三轴仪(QSZ10-1.0型):由压力室、轴向加压设备、周围压力系统、反压系统、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:击实器、饱和器、切土器、承膜筒、对开模、透水石、橡皮膜等。3.天平:称量200g,感量0.01g；称量1000g,感量0.1g。4.其它:削土刀、铝盒、凡士林等。三.试样制备1.本试验适用于粘性土和砂性土。2.试验需制备39.180mm的土样34个。3.对原状土样应用削土刀,切削成比切土器略大一些的圆柱体,再用切土器削成圆柱形试样,试样上下两端应平整并垂直于试样轴,当试样侧面或端部有小石子或凹坑时,允许用削下的余土休整,切削试样时应避免扰动,并取余土测定试样含水量。4.扰动土试样制备,应根据预定的干密度和含水量,称取经过筛,加水闷制24小时后的土,在击实器内分层击实,对粉质土宜分35层,粘质土宜分58层,各层土料的数量应相等,各层接触面应刨毛。5.对砂性土应先在压力室底座上依次放上不透水板,橡皮膜和对开圆模,将砂料填入对开圆模内,分三层按预定干密度击实,当达到预定高度,放上下透水板,试样帽,扎紧橡皮膜,对试样内部施加5kPa负压力使试样能站立,拆除对开模。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量筒；16孔隙压力阀；17离合器；18手轮图5-1 应变控制式三轴仪1土样筒；2紧箍；3夹板； 1套环；2定位螺丝；3导杆；4击锤；4拉杆；5透水石 5底版；6套筒；7饱和器；8底版图5-2 饱和器 图5-3 击实筒图5-4 切土盘 图5-5 切土器和切土架 图5-6 原状土分样器6.对制备好的试样,应量测其直径和高度,同时,取余土两份,测定含水量,取其平均值为试样含水量。试样的平均直径应按下式计算:（51）式中,、分别为试样上、中、下部位的直径。7.若需制备饱和试样,则按有关规程进行,此处不再赘述。四.实验步骤1.安装试样1)在压力室底座上依次放上不透水板试样及试样帽,橡皮膜套在试样外,并用橡皮圈将橡皮膜两端与底座及试样帽分别扎紧。2)装上压力室罩,向压力室内注满水,关排气阀,压力室内不应有残留气泡,并将活塞对准测力计和试样顶部。3)转动手轮使试样帽与活塞及测力计接触,装上变形指示器,将测力计和变形指示器读数调至零位。4)关排水阀,开周围压力阀,施加周围压力(一般周围压力值应与工程实际的荷重相适应)。2.剪切试样1)剪切应变速率取0.51.0%/min,即0.40.8mm/min。2)启动电机,开始剪切,试样每产生0.30.4%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%时,每隔0.70.8%的应变值测记一次读数。3)当测力计读数出现峰值时,剪切应继续进行到轴向应变为1520%,当测力计读数无峰值时,剪切进行到轴向应变为1520%即可。4)试验结束,关电机,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,并测定试样含水量。五.注意事项1.三轴试验费时较多,操作复杂,进行试验前必须详细阅读试验指导书和有关试验规程。2.从制备试样到试验的全过程中,必须认真精心的进行各项操作,以免造成返工。六.结果整理1.按下式计算轴向应变:（52）式中:轴向应变值(%)； 剪切过程中试样高度变化值(mm)； 试样初始高度(mm)。2.按下式计算试样面积校正:（53）式中:试样的校正断面积(cm )； 试样的初始断面积(cm )； 轴向应变值(%)。3.按下式计算主应力差:（54）式中:大总主应力(kPa)； 小总主应力(kPa)； 测力计率定系数(N/0.01mm)； 测力计读数(0.01mm)；4.绘图1) 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。取曲线上主应力差的峰值作为破坏点,无峰值时,取15%轴向应变时的点作为破坏点（图5-7）。2)以剪应力为纵坐标,法向应力为横坐标,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5-8）。图5-8 不固结不排水剪强度包线图5-7 主应力差与轴向应变关系曲线七.实验报告要求1. 按附件格式完成实验报告。2. 了解三轴剪切试验土样的制备过程，试验步骤及数据处理步骤。表51不固结不排水剪三轴试验记录表班级 试验日期年月日第试验小组 土样编号 姓名 土样说明（1） 含水量盒 号试样草图湿土质量（g）干土质量（g）含水量（%）平均含水量（%）（2） 密度试样面积A0（cm2）试样破坏描述试样高度h0（cm）试样体积（cm3）试样质量（g）密度（g/cm3）（3）剪切钢环系数C=N/0.01mm 剪切速率mm/min 周