三軸實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.三軸試驗(yàn)報(bào)告課 程 高等土力學(xué) 授課老師 冷伍明等 指導(dǎo)老師 彭老師 學(xué)生姓名 劉 瑋 學(xué) 號(hào) 114811134 專(zhuān) 業(yè) 隧道工程 目 錄1.試驗(yàn)?zāi)康?2.儀器設(shè)備13.試樣制備步驟14.試樣的安裝和固結(jié)25.數(shù)據(jù)處理(鄧肯張模型8大參數(shù)的確定)26.注意事項(xiàng)97.總結(jié)10.;1.試驗(yàn)?zāi)康?1).三軸壓縮試驗(yàn)室測(cè)定圖的抗剪強(qiáng)度的一種方法，它通過(guò)用34個(gè)圓柱形試樣，分別在不同的恒定周?chē)鷫毫ο?，施加軸向壓力，進(jìn)行剪切直至破壞；然后根據(jù)摩爾-強(qiáng)度理論，求得土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)；同時(shí)還可求出鄧肯-張模型的其它6個(gè)參數(shù)。(2).本試驗(yàn)分為不固結(jié)不排水剪()；固結(jié)不排水剪(或)和固結(jié)排水剪()等3種試驗(yàn)類(lèi)

2、型。本次試驗(yàn)采用的是固結(jié)排水剪()。2.儀器設(shè)備本次實(shí)驗(yàn)采用全自動(dòng)應(yīng)變控制式三軸儀：有反壓力控制系統(tǒng)，周?chē)鷫毫刂葡到y(tǒng)，壓力室，孔隙壓力測(cè)量系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，試驗(yàn)機(jī)等。3.試樣制備步驟(1).本次試驗(yàn)所用土屬于粉粘土，采用擊實(shí)法對(duì)擾動(dòng)土進(jìn)行試樣制備，試樣直徑39.1mm，試樣高度80mm。選取一定數(shù)量的代表性土樣，經(jīng)碾碎、過(guò)篩，測(cè)定風(fēng)干含水率，按要求的含水率算出所需加水量。(2).將需加的水量噴灑到土料上拌勻，稍靜置后裝入塑料袋，然后置于密閉容器內(nèi)24小時(shí)，使含水率均勻。取出土料復(fù)測(cè)其含水率。(3).擊樣筒的內(nèi)徑應(yīng)與試樣直徑相同。擊錘的直徑宜小雨試樣直徑，也允許采用與試樣直徑相同的擊錘。擊樣

3、筒在使用前應(yīng)洗擦干凈。(4).根據(jù)要求的干密度，稱(chēng)取所需土質(zhì)量。按試樣高度分層擊實(shí)，本次試驗(yàn)為粉粘土，分5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2層土料。如此繼續(xù)進(jìn)行，直至擊完最后一層，并將擊樣筒中的試樣取出放入飽和器中。表1 含水率記錄表盒號(hào)盒重(g)盒加濕土重(g)盒加干土重(g)含水率含水率均值6b008410.5223.1521.4515.5%15.75%6b050310.5123.7421.9116.0%試驗(yàn)要求干密度為1.7g/cm3，飽和器容積為96cm3，所以所需濕土質(zhì)量為：(g)分5層擊實(shí)，則每層質(zhì)量為37.76g。(5).試樣飽和：采用抽氣飽

4、和，將裝有試樣的飽和器置于無(wú)水的抽氣缸內(nèi)，進(jìn)行抽氣，當(dāng)真空度接近當(dāng)?shù)?個(gè)大氣壓后，應(yīng)繼續(xù)抽氣1個(gè)小時(shí)。抽氣完成后徐徐注入清水，并保持真空度穩(wěn)定。待飽和器完全被水淹沒(méi)即停止抽氣，并釋放抽氣缸的真空。4.試樣的安裝和固結(jié)(1).開(kāi)孔隙壓力閥及量管閥，使壓力室底座充水排氣，并關(guān)閥。將透水板滑入壓力室底座上。然后放上濾紙和試樣，試樣上端亦放一濕濾紙及透水板，并在試樣周?chē)N上6條浸濕的濾紙條，濾紙條上端與透水石相連接。(2).將橡皮膜套在承膜筒內(nèi)，兩端翻出筒外，從吸氣孔吸氣，使膜緊貼承膜筒內(nèi)壁，然后套在試樣外，放氣翻起橡皮膜的兩端，取出承膜筒。用橡皮圈將橡皮膜下端扎緊在壓力室底座上。(3).用軟刷子自下

5、向上輕輕按撫試樣，以排除試樣與橡皮膜之間的氣泡?？砷_(kāi)啟空隙壓力閥及量管閥，使水徐徐流入試樣與橡皮膜之間，以排除夾氣，然后關(guān)閉。(4).開(kāi)排水管閥，使水從試樣帽徐徐流出以排除管路中的氣泡，并將試樣帽置于試樣頂端。排除頂端氣泡，將橡皮膜扎緊在試樣帽上。(5).裝上壓力室罩，開(kāi)排氣孔，向壓力水充水，水從排氣孔溢出時(shí)，立刻停止注水，并關(guān)閉排氣孔。(6).關(guān)體變管閥及孔隙壓力閥，開(kāi)周?chē)鷫毫﹂y，施加所需的周?chē)鷫毫?。周?chē)鷫毫Υ笮?yīng)與工程實(shí)際荷載相適應(yīng)，并盡可能使最大周?chē)鷫毫εc土體的最大實(shí)際荷載大致相等。也可按100、200、300、400kPa施加。(7).打開(kāi)主機(jī)和電腦，通過(guò)主機(jī)給調(diào)壓筒和反壓力調(diào)壓筒充水

6、，一般反壓力調(diào)壓筒調(diào)到30000-40000便可。圍壓調(diào)壓筒可注水到60000。(8).在打開(kāi)土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，選擇好試驗(yàn)參數(shù)，然后點(diǎn)擊開(kāi)始試驗(yàn)，試驗(yàn)則進(jìn)入飽和度判斷狀態(tài)，當(dāng)飽和度達(dá)95%以上時(shí)自動(dòng)進(jìn)入固結(jié)狀態(tài)，當(dāng)試樣固結(jié)度達(dá)95%時(shí)自動(dòng)再進(jìn)入剪切狀態(tài)。(9).剪切出現(xiàn)峰值后，或達(dá)到相應(yīng)的應(yīng)變，試驗(yàn)便自動(dòng)結(jié)束。卸除壓力，在進(jìn)行下一圍壓下的試驗(yàn)。5.數(shù)據(jù)處理(鄧肯張模型8大參數(shù)的確定)(1). 切線模量的鄧肯張計(jì)算公式： (1)式中 切線彈性模量，kPa； 周?chē)鷫毫?，kPa； 大氣壓力，kPa； 破壞比，數(shù)值小于1； 土的內(nèi)摩擦角，() 土的粘聚力，kPa； 試驗(yàn)常數(shù)。(2).切線泊松比按下

7、列兩式計(jì)算： (2) (3)式中 試驗(yàn)常數(shù)。公式(1)，(2)，(3)中包含8個(gè)試驗(yàn)常數(shù)：、，這就是鄧肯張模型的8大參數(shù)。(3). 求得試驗(yàn)常數(shù)的的方法。、值的求得繪制出不同圍壓下的摩爾應(yīng)力圓，則、值可由圖1中的截距和斜率求得。圖1 固結(jié)排水剪強(qiáng)度包線由于本次試驗(yàn)采用的是全自動(dòng)的土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，已不需人工讀入和處理數(shù)據(jù)，TgWin系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出=18.7，=31.9。求得：鄧肯-張雙曲線模型的本質(zhì)在于假定土的應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系具有雙曲線性質(zhì)，見(jiàn)圖2。圖2 雙曲線應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系雙曲線關(guān)系式： (4)變換縱坐標(biāo)關(guān)系式： (5)式中 初始切線模量的倒數(shù)； 主應(yīng)力差漸近值的倒數(shù)。變換坐標(biāo)的雙曲

8、線見(jiàn)圖3。圖3 變換坐標(biāo)的雙曲線由和即可求得初始切線模量和主應(yīng)力差的漸近值。按下式計(jì)算破壞比： (6)式中 主應(yīng)力差的破壞值，kPa； 主應(yīng)力差的漸近值，kPa。由TgWin系統(tǒng)自動(dòng)繪制的變換坐標(biāo)的雙曲線見(jiàn)圖4：圖4 變換坐標(biāo)的雙曲線TgWin系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出=0.755。、的求得初始切線模量與固結(jié)壓力有以下關(guān)系： (7)式中 大氣壓力，kPa。、由曲線確定(見(jiàn)圖5)。圖5 關(guān)系曲線由TgWin系統(tǒng)自動(dòng)繪制的關(guān)系曲線如下：圖6 關(guān)系曲線由上圖易知，=202.7，=0.114。的求得假定軸向應(yīng)變與側(cè)向應(yīng)變成雙曲線關(guān)系(見(jiàn)圖7)即： (8)變換縱坐標(biāo)，如圖8： (9)式中 初始切線泊松比； 軸向應(yīng)變

9、漸近值的倒數(shù)。圖7 雙曲線主應(yīng)變關(guān)系圖8 變換縱坐標(biāo)的雙曲線從上圖中可求得、值。由TgWin系統(tǒng)自動(dòng)繪制的變換縱坐標(biāo)的雙曲線見(jiàn)圖9：圖9 變換縱坐標(biāo)的雙曲線TgWin系統(tǒng)計(jì)算得D=0.000。、的求得繪制與關(guān)系曲線(見(jiàn)圖10)： (10)式中 不同作用下的初始孔隙比；、由關(guān)系曲線求得。圖10 關(guān)系曲線而由TgWin系統(tǒng)自動(dòng)繪制的關(guān)系曲線見(jiàn)圖11： 圖11 關(guān)系曲線TgWin系統(tǒng)處理得G=0.500，F(xiàn)=0.000。通過(guò)上面的5個(gè)步驟就可求得鄧肯張模型的8大參數(shù)。(4)本次試驗(yàn)所求得的8大參數(shù)值列表如表2：表2 鄧肯張模型的8大參數(shù)18.67kPa31.950.755202.70.1140.00

10、00.5000.0006.注意事項(xiàng)(1)為了圖樣均勻，方便制樣，配好了含水率的土一定還要再過(guò)一次孔徑2mm的篩，并測(cè)含水率；(2)制樣時(shí)，每層擊實(shí)后一定要將表面刨毛，這樣有利于土樣的整體完整，在試驗(yàn)過(guò)程中也可減少出現(xiàn)斷樣的情況；(3)每個(gè)土樣制好后一定要脫模，然后裝入另一個(gè)飽和器；(4)抽氣飽和時(shí)，時(shí)間要足夠，且蒸餾水一定要淹沒(méi)飽和器，否則可能會(huì)出現(xiàn)土樣達(dá)不到飽和度的要求；(5)拆樣時(shí)，要注意飽和器的三片鐵片只能上下移動(dòng)，不能垂直于土樣軸線前后移動(dòng)；(6)裝樣時(shí)，排氣要充分且不能讓土樣斷裂，同時(shí)要注意各個(gè)閥門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)是否正確，否則很可能照成孔隙壓力與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線不正確。(7)試驗(yàn)完成后，要注意還原實(shí)驗(yàn)室的清潔衛(wèi)生，以方便后面的同學(xué)進(jìn)行試驗(yàn)，完成好后期工作，并整理試驗(yàn)