土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)方法

關(guān)于土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)方法一、室內(nèi)試驗(yàn)二、野外試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)

直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)等制樣（重塑土）或現(xiàn)場取樣缺點(diǎn)：擾動優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)力條件清楚，易重復(fù)

十字板扭剪試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)原位試驗(yàn)缺點(diǎn)：應(yīng)力條件不易掌握優(yōu)點(diǎn)：原狀土的原位強(qiáng)度第2頁,共26頁，2024年2月25日，星期天直接剪切儀分為應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式兩種，前者是等速推動試樣產(chǎn)生位移．測定相應(yīng)的剪應(yīng)力，后者則是對試件分級施加水平剪應(yīng)力測定相應(yīng)的位移，目前我國普遍采用的是應(yīng)變控制式直剪儀。

一、直剪試驗(yàn)第3頁,共26頁，2024年2月25日，星期天土樣第4頁,共26頁，2024年2月25日，星期天第5頁,共26頁，2024年2月25日，星期天第6頁,共26頁，2024年2月25日，星期天PASTσ

=100KPa

εσ

=200KPaσ

=300KPa

fOc

1、試驗(yàn)原理與資料處理

fτf=c＋

tan

第7頁,共26頁，2024年2月25日，星期天通過控制剪切速率來近似模擬排水條件1.固結(jié)慢剪：施加正應(yīng)力至充分固結(jié)，慢慢施加剪應(yīng)力：小于0.02mm/分，以保證無超靜孔壓水2.固結(jié)快剪施加正應(yīng)力～充分固結(jié)在3-5分鐘內(nèi)剪切破壞3.快剪（不排水剪）施加正應(yīng)力后立即剪切3-5分鐘內(nèi)剪切破壞PSTA2、試驗(yàn)分類6轉(zhuǎn)/分鐘－－慢剪

12轉(zhuǎn)/分鐘－－快剪第8頁,共26頁，2024年2月25日，星期天PSTA3、試驗(yàn)過程中的應(yīng)力變化在加剪應(yīng)力以前，試件處于側(cè)限狀態(tài)，

2＝

3＝k

1加剪應(yīng)力τ后，主應(yīng)力的方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，剪應(yīng)力愈大，偏轉(zhuǎn)角也愈大，所以試驗(yàn)過程中主應(yīng)力的方向是不斷交化的。在試驗(yàn)資料的分析中，假定試件中的剪應(yīng)力均勻分布，但事實(shí)上并非如此。當(dāng)試件被剪破時(shí)，靠近剪力盒邊緣的應(yīng)變最大，而試件的中間部分的應(yīng)變相對要小得多，剪切面附近的應(yīng)變又大于試件頂部和底部的應(yīng)變。所以，在剪切過程中，特別是在剪切破壞時(shí)，試件內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變，既非均勻又難確定。第9頁,共26頁，2024年2月25日，星期天直接剪切儀具有構(gòu)造簡單，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但它存在若干缺點(diǎn)，主要有：①剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的面剪切破壞；②剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻，土樣剪切破壞時(shí)先從邊緣開始，在邊緣發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；③在剪切過程中，土樣剪切面逐漸縮小，而在計(jì)算抗剪強(qiáng)度時(shí)卻是按土樣的原截面積計(jì)算；④試驗(yàn)時(shí)不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測孔隙水壓力、在進(jìn)行不排水剪切時(shí)，試件仍有可能排水，特別對于飽和粘性土。由于土的抗剪強(qiáng)度受排水條件的影響顯著，故試驗(yàn)結(jié)果不夠理想。但由于它具有的優(yōu)點(diǎn)，故仍為一般工程廣泛采用。4.試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)第10頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

設(shè)備簡單，操作方便結(jié)果便于整理測試時(shí)間短優(yōu)點(diǎn)

試樣應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜應(yīng)變不均勻不能精確控制排水條件剪切面固定缺點(diǎn)PSTA類似試驗(yàn)：環(huán)剪試驗(yàn)單剪試驗(yàn)第11頁,共26頁，2024年2月25日，星期天試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩橡皮膜透水石頂帽二、三軸剪切試驗(yàn)第12頁,共26頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共26頁，2024年2月25日，星期天第14頁,共26頁，2024年2月25日，星期天應(yīng)變控制式三軸儀：周圍壓力系統(tǒng)，軸向加壓系統(tǒng)，孔隙水壓力量測系統(tǒng)組成

3

3

3

3

3

3△△試驗(yàn)過程：先加周圍壓力3；然后施加軸向力Δ1=

1-3，增大1直到破壞。分別做圍壓

為100kPa、200kPa、300kPa的三軸試驗(yàn)，得到破壞時(shí)相應(yīng)的1(一）試驗(yàn)過程第15頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

3

3

3

3

3

3△△繪制三個(gè)破壞狀態(tài)的摩爾應(yīng)力圓，畫出它們的公切線——抗剪強(qiáng)度包線，得到強(qiáng)度指標(biāo)c與c

(

1-

)f(

1-

)f

第16頁,共26頁，2024年2月25日，星期天固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU試驗(yàn)）不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU試驗(yàn)）抗剪強(qiáng)度線為水平線(飽和黏性土）cd、

d

ccu、

cu

cu、

u

固結(jié)排水試驗(yàn)（CD試驗(yàn)）（二）試驗(yàn)類型第17頁,共26頁，2024年2月25日，星期天固結(jié)排水試驗(yàn)（CD試驗(yàn)）1打開排水閥門，施加圍壓

后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2打開排水閥門，慢慢施加軸向應(yīng)力差

以便充分排水，避免產(chǎn)生超靜孔壓固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU試驗(yàn)）1打開排水閥門，施加圍壓

后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差

過程中不排水cd、

d

不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU試驗(yàn)）1關(guān)閉排水閥門，圍壓

下不固結(jié)；2關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差

過程中不排水cu、

u

ccu、

cu

第18頁,共26頁，2024年2月25日，星期天（三）優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1應(yīng)力狀態(tài)明確,模擬了土實(shí)際受力狀態(tài)；2排水條件清楚，可控制；3破壞面不是人為固定的；缺點(diǎn)：設(shè)備相對復(fù)雜，現(xiàn)場無法試驗(yàn)說明：

3＝0即為無側(cè)限壓縮試驗(yàn),主要用于評價(jià)土的靈敏度問題.第19頁,共26頁，2024年2月25日，星期天三、無側(cè)限壓縮試驗(yàn)（特殊的三軸試驗(yàn)）第20頁,共26頁，2024年2月25日，星期天只施加豎向壓力（

3＝0），直至破壞。破壞時(shí)的軸向壓應(yīng)力qu稱為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。c

=0qu

由飽和粘性土，進(jìn)行不固結(jié)不排水試驗(yàn)，其破壞包線近于一條水平線。第21頁,共26頁，2024年2月25日，星期天原位試驗(yàn)，適應(yīng)于測定軟粘土的不排水強(qiáng)度指標(biāo)；先鉆孔到指定的土層，插入十字形的探頭；通過施加的最大扭矩計(jì)算土的抗剪強(qiáng)度四、十字板剪切試驗(yàn)第22頁,共26頁，2024年2月25日，星期天粘性土φ、C參考值土類指標(biāo)液性指數(shù)第23頁,共26頁