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李树慧讲师工程地质与土力学河南省精品在线开放课程
土的剪切试验10-3
目录三轴剪切试验02直接剪切试验0103无侧限抗压强度试验04十字板剪切试验
1.无粘性土的密实度指标c、φ值是土的重要力学指标,用于确定地基土的承载力、挡土墙的土压力以及验算土坡的稳定性等问题。正确地测定和选择土的抗剪强度指标是土工试验与设计计算中十分重要的问题。土的抗剪强度指标通过剪切试验确定。剪切试验室内试验直接剪切试验三轴剪切试验无侧限抗压强度试验现场原位测试十字板剪切试验
1.无粘性土的密实度1直接剪切试验最早的测定土的抗剪强度指标的实验方法,也是最简单的方法。试验仪器:应变控制式:以等速水平推动剪切盒使土样受剪,我国目前普遍采用。应力控制式:对试样分级施加水平剪力于剪力盒使土样受剪,同时测定相应的位移。直剪仪
1.无粘性土的密实度1直接剪切试验试验开始前将金属上盒和下盒的内圆腔对正,把试样置于上下盒之间。通过传压板和滚珠对土样先施加垂直法向应力σ=p/A(A-土样的截面积),然后再施加水平剪力τ,使土样沿上下盒水平接触面发生剪切位移直至破坏。在剪切过程中,隔固定时间间隔,测读相应的剪变形,求出施加于试样截面的剪应力值。于是即可绘制在一定法应力条件下,土样剪变形λ与剪应力τ的对应关系。
1.无粘性土的密实度1直接剪切试验剪切试验剪前施加在试样顶面上的竖向压力为剪破面上的法向应力?,剪应力由剪切力除以试样面积。在法向应力σ作用下,剪应力与剪切位移关系曲线,根据曲线得到该σ作用下土的抗剪强度σ=p/A(A-土样的截面积)
1.无粘性土的密实度1直接剪切试验在不同的垂直压力σ下进行剪切试验,得相应的抗剪强度τf。绘制τf-σ曲线,得该土的抗剪强度包线。
1.无粘性土的密实度1直接剪切试验在直剪试验过程中,不能量测孔隙水应力,也不能控制排水,所以只能以总应力法来表示土的抗剪强度。直剪试验的类型:(1)快剪(q):竖向压力施加后立即施加水平剪力进行剪切,使土样在3-5分钟内剪坏。指标:cq、φq(2)固结快剪(cq):竖向压力施加后,给以充分时间使土样排水固结。即剪切时模拟不排水条件。指标:ccq、φcq(3)慢剪(s):竖向压力施加后,让土样充分排水固结,固结后以慢速施加水平剪力,使土样在受剪过程中一直有充分时间排水固结,直到土被剪破,指标:cs、φs
1.无粘性土的密实度1直接剪切试验直剪试验的优缺点优点:仪器构造简单,操作方便,主要缺点是:①不能控制排水条件;②剪切面是人为固定的,该面不一定是土样的最薄弱的面;③剪切面上的应力分布不均匀的。
1.无粘性土的密实度2三轴剪切试验三轴压缩试验直接量测的是试样在不同恒定周围压力下的抗压强度,然后利用莫尔-库仑破坏理论间接推求土的抗剪强度。仪器:三轴剪力仪(也称三轴压缩仪),其核心部分是三轴压力室应变控制式三轴仪:压力室,加压系统,量测系统组成应力控制式三轴仪试验步骤:1.装样2.施加周围压力3.施加竖向压力△?△??3?3?3?3?3?3
1.无粘性土的密实度2三轴剪切试验
1.无粘性土的密实度2三轴剪切试验抗剪强度包线分别在不同的周围压力?3作用下进行剪切,得到3~4个不同的破坏应力圆,绘出各应力圆的公切线即为土的抗剪强度包线。???c抗剪强度包线
1.无粘性土的密实度2三轴剪切试验三轴试验的三种类型三轴试验根据试样的固结和排水条件不同,对应于直剪试验的快剪、固结快剪、和慢剪试验。可分为:(1)不固结不排水剪(UU):试样在施加周围压力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水,试验自始至终关闭排水阀门。(2)固结不排水剪(CU):试样在施加周围压力后打并排水阀门,允许排水固结,稳定后关闭排水阀门,再施加竖向压力、使试样在不排水的条件下剪切破坏。(3)固结排水剪(CD):试样在施加周围压力时允许排水固结,待固结稳定后,再在排水条件下施加竖向压力至试样剪切破坏。
1.无粘性土的密实度2三轴剪切试验三轴试验优缺点优点:①试验中能严格控制试样排水条件,量测孔隙水压力,了解土中有效应力变化情况②试样中的应力分布比较均匀缺点:①试验仪器复杂,操作技术要求高,试样制备较复杂②试验在?2=?3的轴对称条件下进行,与土体实际受力情况可能不符
1.无粘性土的密实度3无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验是三轴剪切试验的特例,对试样不施加周围压力,即?3=0,只施加轴向压力直至发生破坏,试样在无侧限压力条件下,剪切破坏时试样承受的最大轴向压力qu,称为无侧限抗压强度。ququ试样加压框架量表
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