探讨土工剪切试验实例数据对比分析
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土力学实验报告直剪实验一、实验目的测量试样的抗剪强度指标:内摩擦角与粘聚力。
二、实验原理利用应变控制式直剪仪,分别测出在不同荷载作用下,土体发生剪切所需要的切应力,将所得结果描点连线,所得直线即为试样的抗剪强度包线。
抗剪强度包线的斜率与其与纵轴的截距即分别为内摩擦角的正切值与粘聚力。
三、仪器简介应变控制式直剪仪,其中环刀,内径61.8mm ,高20mm.。
位移量测设备,百分表和传感器,百分表量程应为10mm ,分度值0.01mm ,传感器的精度应为零级。
秒表。
四、操作步骤(1)试样制备. (2)对准剪切容器上下盒,插入固定销,在下盒内放透水石和滤纸,将带有试样的环刀刃向上,对准剪切盒口,在试样上放滤纸和透水石,将试样小心地推入剪切盒内.(3)移动转动装置,使上盒前端钢珠刚好与测力计接触,依次加上传压板,加压框架,安装垂直位移量测装置,测记初始读数.(4)利用1.275kg ,2.55kg ,3.825kg ,5.1kg 砝码,使垂直压力分别为100、200、300、400kPa 。
(5)垂直压力施加后,拔出固定销,立即开动秒表,以0.8mm/min 的剪切速度进行。
(6)当测力计百分表读数不变或者后退时,记下破坏值。
当剪切过程中测力计百分表读数无峰值时,则剪切至剪切位移达6mm 时停止。
(7)剪切结束,吸掉盒内积水,退去剪切力和垂直压力,移动压力框架,取出试样,测定试样含水率。
五、数据整理(1) 按下式计算每一试样的抗剪强度100⨯⋅=A Rc τ 式中:1、τ--相应于某一垂直压力的抗剪强度(kPa) 2、C —试验温度下的量力环应力系数(kPa/0.01mm )3、R —剪切时量力环中百分表的最大读数(0.01mm )4、A 0—试样的初始断面积(cm 2)(2) 作抗剪强度与垂直压力的关系图以抗剪强度为纵坐标,垂直压力为横坐标,绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线。
(3)快剪试验记录试样垂直压力1.275kg(100kPa)垂直压力2.55kg(200 kPa)垂直压力3.825kg(300 kPa)垂直压力5.1kg(400 kPa) 百分表读数抗剪强度百分表读数抗剪强度百分表读数抗剪强度百分表读数抗剪强度读数10.8 5.8176 20.7 11.1504 38.2 20.2587 33.8 17.952667含水率15.0% 15.0% 15.0% 15.0%塑限测定实验一、实验目的测量试样的塑限。
土工直剪试验原理与实践探析摘要:本文从原理与实践两个方面对土工直剪试验进行了深入分析与讲解,对如何做好该试验提出了一些见解与主张,并对试验的局限性也进行了剖析,方便土工试验人员以及勘察设计人员去更好地理解该试验,更加科学地分析、运用本试验指标。
关键词:土工直剪试验原理实践粘聚力内摩擦角最小二乘法1 前言土工直剪试验是发展较早的一种测定土的抗剪强度的方法,由于设备简单,易于操作,在工程实践中得到了广泛应用。
笔者进行过大量的土工直剪试验操作,认真学习了相关理论知识,积累了丰富实践经验,现就土工直剪试验的原理与实践与读者进行一下探讨与分析。
2 土工直剪试验的原理2.1土工直剪试验单块土抗剪强度的确定土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏时的能力,是土的重要力学性质之一。
在外荷作用下,建筑物地基或土工建筑物内部将产生剪应力和剪切变形,而土体具有抵抗剪应力的潜在能力,它随着剪应力的增加而逐渐发挥,当剪阻力完全发挥时,土就处于剪切破坏的极限状态,此时剪阻力也达到极限。
这个极限值就是土的抗剪强度。
室内直剪试验中测定土的抗剪强度时,一组土样至少制备4个试件,按土样实际荷载分别施加多级垂直压力后,沿固定的剪切面直接施加水平剪力依次进行剪切,依次剪切,分别测试出土样在相应荷载下破坏时的抗剪强度,这个抗剪强度是以剪切位移为横坐标,剪应力为纵坐标,绘制剪应力与剪切位移关系曲线(见图1),取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度,无峰值时,取剪切位移4mm处所对应的剪应力为抗剪强度,同时要求试验的剪切位移达6mm。
如图1中的小箭头分别为4块土样进行剪切试验时的剪应力峰值取值,这4个峰值即分别为试验土样的抗剪强度。
图1 剪应力与剪切位移关系曲线上图中剪应力的计算公式如下:=CR/A0×10式中剪应力,kPa;C 测力计率定系数,N/0.01mm;R 测力计读数,0.01mm,直剪试验中的测力计一般采用量力环;A0 试样面积,常量,取30 cm2;10 单位换算系数。
土力学剪切实验实验报告实验报告:土力学剪切实验一、实验目的通过土力学剪切实验,研究土壤的抗剪特性,了解土壤的剪切强度和抗剪力的变化规律,为土壤工程设计提供依据。
二、实验原理三、实验材料与设备1.实验材料:土壤样本(取自实际工程现场)2.实验设备:剪切试验仪、土壤箱、荷载控制系统、位移测量系统等。
四、实验步骤1.准备土壤样本:根据实验需要,取适量土壤样本,经过筛选去除颗粒较大的土壤。
2.土壤湿度调节:根据实验需要,调节土壤湿度,使其符合实验要求。
3.土壤填充:将土壤均匀地填充到土壤箱中,并进行压实,以消除土壤内部的空隙。
4.样本制备:在土壤箱中放置剪切试验器,调节试验器的位置和尺寸,制备具有标准尺寸和形状的土壤样本。
5.施加荷载:通过荷载控制系统,向土壤样本施加垂直荷载,记录施加的荷载大小和变化情况。
6.施加剪力:通过剪切试验仪,施加水平剪力,产生土壤的剪切变形,记录剪切力的大小和变化情况。
7.测量位移:借助位移测量系统,测量土壤样本在剪切过程中的位移情况。
8.数据处理:结合实验数据,绘制荷载-位移曲线、剪切力-位移曲线等,计算土壤样本的抗剪力和剪切强度等力学参数。
五、实验结果与分析根据实验数据,绘制荷载-位移曲线和剪切力-位移曲线,得到土壤样本在不同荷载和位移条件下的抗剪特性。
根据曲线的形态,可以得出以下结论:1.荷载-位移曲线:随着施加荷载的增加,土壤样本的位移逐渐增大,但位移增大的速率逐渐减小。
2.剪切力-位移曲线:随着剪切位移的增加,剪切力也逐渐增加,并达到峰值后逐渐减小。
根据实验数据和曲线分析,可以计算土壤样本的抗剪力和剪切强度。
通过比较不同条件下的数据,可以得出土壤剪切特性的变化规律,为土壤工程设计提供依据。
六、实验总结通过土力学剪切实验,我们了解了土壤的剪切强度和抗剪力的变化规律。
实验结果可以为土壤工程设计提供重要的参数和依据,帮助工程师选择合适的土壤材料和设计合理的工程结构。
在实验过程中,我们发现实验结果可能受到土壤样本的湿度、压实度等因素的影响,因此在实际工程中,还需按照具体情况选择最适合的剪切实验方法和参数。
土的室内剪切试验及抗剪强度分析摘要:通过对土工试验中直接剪切试验与三轴压缩试验所测得的抗剪强度进行对比与分析,指出三轴压缩试验提供的数据更为准确可靠,为工程技术人员使用抗剪强度指标提供了依据,从而对工程不同的要求提出不同的试验方法。
关键词:抗剪强度;直接剪切试验;三轴压缩试验中图分类号: tg333.2+1 文献标识码: a 文章编号:1 概述土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限抵抗能力,其数值等于剪切破坏时滑动面上剪应力,是土的重要力学性质指标之一。
许多建筑物地基的破坏、人工或自然斜坡的滑动以及挡土墙移动或倾倒等,都是由于土内的剪应力超过其本身的抗剪强度而引起的。
因此,研究土的强度特性,主要是研究土的抗剪性。
土是由固体颗粒组成的,土粒间的连结强度远远小于土粒本身的强度,在剪应力作用下,多数土体发生的剪切破坏,并不是土粒本身的破坏,而是土粒间发生相互错动,引起土的一部分相对另一部分沿着某个面发生与剪切方向一致的滑动。
抗剪强度由土颗粒之间的内摩擦角φ以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所产生的粘聚力 c两个参数组成。
在计算承载力、评价地基稳定性以及计算挡土墙的土的压力时,都要用到抗剪强度指标。
偏高或偏低的估计土的抗剪强度,都会给工程带来破坏和浪费。
因此,提供准确可靠的抗剪强度指标、合理地使用抗剪强度指标在工程上具有重要意义。
2 土的抗剪强度的测定测定土的抗剪强度的试验主要是模拟土剪切破坏时的应力和工作条件,利用室内或现场仪器进行土的剪切试验。
室内常用的有直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验;现场原位测试有十字板剪切试验、现场直接剪切试验等。
选择不同的试验方法所测的抗剪强度各不相同。
本文主要针对土的直接剪切试验的三种方法及快剪试验与不固结不排水(uu)试验两种方法测得的抗剪强度指标进行对比分析。
2.1 直接剪切试验目前,直接剪切试验国内多采用四联应变控制式直剪仪。
该仪器构造简单,操作方便,易于掌握。
浅谈土工试验的相关问题及数据处理摘要:本文笔者结合工作经验,对土工试验及原位的测试,论述了勘探取样、设计、施工的关系问题,并提出了解决的方法;对试验数据的多变性、复杂性和不确定性问题,进行了详细的分析及提出解决措施。
关键词:土工试验问题分析数据整理1 土工试验土工试验是解决土工问题为工程设计提供设计参数的一个重要工作环节,它与勘探取样、设计、施工都有关系,因此要制订好符合设计要求且能反映实际情况的试验规划,对成果作出合理评价。
2 综合分析土工试验的成果土的颗粒大小和矿物成分差别很大,土的三相间的数量比例不尽相同,且土粒与其周围的水分又发生复杂的物理化学作用,因此,造成了其物理性质的复杂性;那么,通过室内试验测出的土的性质,就存在是否准确的问题,要对各项指标作出分析判断确定结果。
3 土的相对密度、密度、含水量试验土粒的相对密度是一个相对稳定的值,决定于土的矿物成分,不同的土,含水量就可能不一样;而且由于各种因素,如土层的不均匀、取样不标准、取土器和筒壁的挤压、土样在运输和存放期间保护不当等等,均会影响成果的准确度。
土的密度指标,也是一个变化的值,不同的土样密度值不同,但对于某一个土样来说,它的值较稳定和较容易测准的,土的这3个指标是基础,土的其它指标也将通过换算计算出来,计算出来的指标,有时会出现和实际不符的情况,如饱和度>100%等,这就说明,原始指标的测定有问题,大多数情况下,问题出在含水量和相对密度的测定上,需对这2个指标作进一步的确定,以保证这2项指标试验值的准确,从而提高其它指标的准确度。
4 土的液限与塑限液塑限的测定,原则上采用天然含水率的土样制备试样,但也允许用风干土制备式样,取样规定土要过0.5mm的筛,才能进行试验,在操作中,一些土用眼观察含有较多砂粒,一旦过0.5mm筛后做试验,测出的土塑性指数可能很大,不能反映土的实际情况,因此,对于这种土最好采用筛分法确定砂粒含量,如果砂粒含量已达确定该土为砂土的标准,那么就不必再做液、塑限试验,反之可进行相应的液、塑限试验确定土的名称。
不同剪切试验数据差异性比较土作为常用工程材料,其特性的研究有实际的工程意义。
通过土的压缩实验可测定土体的压缩变形与荷载的关系;土的液塑限联合测试实验可计算土的天然稠度及塑性指标;土的抗剪强度是建筑物安全稳定的重要力学性质指标,是研究土的强度特性的重要指标之一。
土的抗剪强度过高或过低都会破坏工程,并带来浪费。
一般在岩土工程勘察中测定土的抗剪强度指标要采用直接剪切或者三轴试验。
但不同要求需选择不同的剪切试验手段,所得的结果也不同。
标签:三轴实验;直接剪切实验;抗剪强度1 常规三轴实验测定天然土体试件在某一固定周围压力下的抗剪强度,是根据摩尔-库仑破坏准则测定土体的强度参数:凝聚力、内摩擦角;三轴压缩试验是测定土样试件在某一固定周围压力下的抗剪强度,后在不同周围压力下根据三个以上试件测抗剪强度,利用摩尔-库仑破坏准则来确定强度参数。
一般地,土体的破坏条件用摩尔-库仑破坏准则较符合实际情况。
即在各向主应力的作用下,土体作用在某一应力上的法向应力与剪应力之比达到某一比值,土体沿该面发生剪切破坏,而与作用的各向主应力的大小无关。
摩尔-库仑破坏准则的表达式为:施加垂直压力通过试样孔隙排出水,增大了固结快剪的试样密度,抗剪强度随试样含水率增大而增大。
垂直静止压力无法排出粉土水分,唯有通过震动及扰动将水液化,因此抗剪强度变化较小。
试样为硬塑时,土骨架结构即使是垂直加压也不能破坏,所以抗剪强度变化较小。
4 直接快剪和三轴不固结不排水剪直接快剪的剪切面是固定,剪切位移的增加使剪切面积相应减小,不均匀分布的剪应力及剪应变,也无法严格控制排水,剪切盒缝隙拓排出部分水分,使试样内摩擦角偏大。
三轴不固结不排水剪切面是不固定的,沿着土样抗剪能力最弱的地方面剪切面破坏,均匀分布剪应力及剪应变,严格控制排水,其结果接近土的实际理论值。
5 不固结不排水剪与固结不排水剪固结不排水剪排水固结过程是三轴方向的,滤纸条的粘贴更是充分地排水固结了土样。
直接剪切实验报告专业班级学号姓名同组者姓名实验编号实验名称直接剪切实验实验日期批报告日期成绩一、实验目的直接剪切实验是测定土的抗剪强度的一种常用方法,通常采用四个试样,分别在不同的垂直压力下,施加水平剪切力进行剪切,测出破坏时剪应力,然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标:内摩擦角φ和粘聚力c。
二、实验原理土的破坏都是剪切破坏,土的抗剪强度是土在外力作用下,其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
土体的一部分对于另一部分移动时,便认为该点发生了剪切破坏。
无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比;粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外,还决定于土的粘聚力。
土的摩擦角φ、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。
三、实验仪器1.应变控制式直剪仪:由剪切容器、垂直加压设备、水平力推力座、量力环等组成。
2.其它辅助设备:百分表、天平、环刀、秒表、饱和器、透水石、削土刀等。
四、实验步骤(见实训指导书,不要都抄,自己总结,写关键步骤即可。
)1.按要求的干密度,称出一个环刀体积所需的风干试样。
本实验使用扰动土试样。
制备四份试样,在四种不同竖向压力下进行剪切试验。
2. .取出剪切容器的加压盖及上部透水石,将上下盒对准,插入固定销。
3.将试样徐徐倒入剪切容器内,在试样面上依次放好透水石、加压盖、钢珠和加力框架。
4. 徐徐转动手轮至量力环上的百分表长针微微转动为止,将百分表的长针调至零,即R0=0。
5. 在试样面上施加第一级垂直压力P=100kpa。
6. 拔去固定销,以8s/r的均匀速率转动手轮,使试样在3--5分钟内剪破。
剪破标准:(1)当百分表读数不变或明显后退,(2)百分表指针不后退时,以剪切位移为4mm对应的剪应力为抗剪强度,这时剪切至剪切位移达6mm 时才停止剪切。
7. 卸除压力,取下加力框架、钢珠、加压盖等,倒出试样,刷净剪切盒。
8.重复2-7步骤,改变垂直压力,使分别为200、300、400kpa进行试验。
第11卷第12期中国水运V ol.12N o.112011年12月Chi na W at er Trans port D ecem ber 2011收稿日期:5作者简介:林红,吉林省白城市水利勘测设计院关于土工试验中的问题及数据处理的探讨林红,赵起超,贾桂红(吉林省白城市水利勘测设计院,吉林白城137000)摘要:随着日益发展的现代化建设,我国提出了更高的要求给岩土工程的测试技术和手段。
就像建设交通公路、地铁、高层及超高层建筑、大型水库建设等在城市中的兴建是不是安全、经济、合理等等进行取决的都是岩土高层性质。
建筑物的地基是土,会出现地基变形及稳定的问题;路面或者水坝中土作为填料的时候,会有土的压实性和变形问题的产生;渠道、边坡、隧道、地下洞穴中土作为介质时,会有渗透及稳定性的问题产生。
土力学和土质学的重要组成部分就是土工试验,它不仅对土的工程性质重要手段的研究,而且能提供重要的依据和参数给工程建设和施工。
关键词:土工试验;问题;数据处理中图分类号:TU 41文献标识码:A文章编号:1006-7973(2011)12-0103-02岩土工程的工程勘察工作就是土工试验,提供有效测试结果的手段之一,但是测试结果的准确程度与否,对工程质量和使用安全有着直接的影响。
当然,因为土体自身复杂性的存在,在试验中,会经常有一些异常情况出现,这就需要本着实事求是的态度,紧密结合土的物理和力学性质,综合分析可疑数据,查找原因,进行补救措施。
一、土的相对密度、密度、含水量试验1.土的相对密度试验相对密度是表示无粘性土的密实程度的一个指标,和无粘性土密实程度呈正相关关系,其定义为无粘性土最密实状态的孔隙比和天然孔隙比或填筑孔隙比之差与最密实状态空隙比和最松状态的孔隙比之差的比值。
比重是土的一个物理性指标,为三大基本物理指标之一,其定义为土粒的质量和同体积4℃时纯水的质量之比。
2.土的密度试验(1)风干土样,将土样摊成薄层,在空气中放1~2d ,使土中水分蒸发。