ARS环剪仪的介绍及应用.ppt

ARS环剪仪的介绍和应用,中国地质大学（武汉）,目录,1环剪仪的应用领域2环剪试验的原理3环剪仪简介4环剪仪测试残余强度特征5结论,1.环剪仪的应用领域,扩展应用,一般应用,1.1土的应变软化的研究,土的应变软化a.粘粒较少、b.粘粒较多,第一阶段是由剪胀引起的孔隙水含量增大所导致的土抗剪强度由峰值下降到完全软化值或称为临界状态值过程，即应变软化阶段；第二阶段是随着剪切位移的增加，土抗剪强度由于黏土矿物（主要是片状黏土矿物）沿剪切方向上的定向排列而最终形成残余抗剪强度。,1.2土的残余强度的研究,土的残余强度特征,Skempton,残余强度：指以缓慢剪切速率达到相当大的剪切位移条-件下所达到的最小剪切强度值。,MechanismfortherapidmotionoftheQianjiangpinglandslideduringreactivationbythefirstimpoundmentoftheThreeGorgesDamreservoir,China,1.地质灾害成因分析,中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室胡明鉴等：高速环剪试验易贡巨型滑坡形成原因试验探索,高速剪切使孔隙水压力不能及时消散，剪切过程引发孔隙水向剪切面运移，剪切面土体含水率和细粒含量明显高于剪切面上下层土体，出现剪切面液化现象,1.土与结构接触面力学特性,杨有莲等土与结构接触面力学特性环剪试验研究,环剪仪的剪切盒一般由一对金属环组成，试样放在环状剪切盒内。试验时，法向应力由传力板直接施加在环状试样的上部，并通过传力板上的刀口将试样上表面固定，而下剪切盒转动给试样施加扭矩，实际上环剪试验和直剪试验一样，破坏面是一个预设定的剪切面。,环剪试验原理,环剪试验试样受力示意图,.1受力分析,土样在剪切过程中，受到法向的荷载和底部的扭矩，通过受力分析可以更全面了解环剪仪的试验机理。对于本次试验而言，试样宽度（50mm）相对于土环半径（150mm）而言较窄,因此假设剪应力沿剪切面均匀分布，则作用于试样上的扭矩T为:,其中和和分别为试样的内外半径;为作用于试样的剪应力。而有效法向应力为：,其中,P为作用于试样上的垂直荷重(KN)。,3环剪仪的简介,用于研究土在大剪切位移条件下力学特性的土工试验设备,该类型环剪仪可以选择试样参数、数据采集间距、法向应力、固结参数、旋转速度和最大位移等；可根据时间或沉降完成剪切前的固结过程；固结和剪切过程中可连续监测测量值（荷载、旋转速度、位移、扭矩应力、沉降和时间），适合完成高精试验。试验机试验槽内环直径为100mm，外环直径为150cm，高度为30mm，其剪切面积为98.1cm2。环剪速度由高精度电机控制，其剪切速率和轴向压力可线性或间断增加，剪切缝的大小在剪切开始前需人为调节。垂直压力由电机提供（直接测量力），可以自动调节法向应力，最大压力为10KN，作用在试样上的最大压应力为1000KPa。最大剪切应力为10kN，旋转角度为360，剪切位移无限，最大剪切速率为32mm/min，最大轴向位移25mm，该试验机整个试验过程可以在主控制台上人工控制也可由计算机控制。,.1环剪仪功能,.2环剪仪组成,通过主机操作板,通过数据连接,.3环剪仪控制系统,STS-2003环剪试验软件系统,.4环剪仪操作,制样-装样-固结-剪切,STS-2003(Opensoftware),.5环剪仪软件操作,软件说明,软件操作,1、试验时试样容易被挤出，2、不能严格控制排水，孔隙水压力监测不准3、剪切时必须人工操作