三轴压缩试验结果影响的因素浅析
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常规三轴压缩实验系统误差及其影响摘要:三轴剪切试验被认为是测定土的抗剪强度的一种较完善的方法。
与直剪试验相比,三轴剪节试验有以下优点:1、能控制试验过程中试样的排水条件;2、能量测试样固结和排水过程中的孔隙水应力;3、试样内应力分布均匀。
三轴剪切试验能得到不同条件下土的抗剪强度指标和变形参数。
根据试验过程中排水条件的不同,将三轴试验分为不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)等三种类型。
关键词:土工试验系统误差1.引言土的强度指标是确定土的承载能力的一个重要指标,因此,准确测定土的抗剪强度指标,对于建筑工程的设计和施工有着很大的意义。
目前,用三轴剪切试验测土的抗剪强度指标是较为普遍的一种方法,而且对于高层建筑,在进行地质勘察时,要求对取出的原状土,用三轴剪切实验来测定土的抗剪强度指标。
随着社会的发展,兴建的高层建筑越来越多,使得三轴剪切实验的应用也越来越广泛,所以,使三轴实验的检测不断地完善有着很大的必要性。
2. 基本原理三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。
它通常用3-4个圆柱形试样,分别在不同的恒定周围压力(σ3)下,施加轴向压力,即主应力差(σ1-σ3),进行剪切直到破坏;然后根据摩尔-库伦理论,求得抗剪强度参数。
适用于测定细粒土及砂类土的总抗剪强度参数及有效抗剪强度参数。
3. 试验操作三轴剪切试试样为圆柱状。
试验过程中测量以下参数:1、周围压力,2、竖向应力增量q,3、竖向变形量或竖向应变ε1,4、试样底部的孔隙水应力u,5、试样顶部接排水管量测试样排水量,6、反压力。
根据排水条件,三轴试验分为不固结不排水剪试验(UU)、固结不排水剪试验(CU)、固结排水剪试验(CD)三种试验类型。
三轴压缩试验方法适应于细粒土和粒径小于20mm的粗粒土。
不同类型的三轴剪切试验加载过程如下:一组试验通常需三~四个试样,试验加载顺序如下:1、在每个试样的周围施加相同的初始固结应力,待其固结完成后,量测试样轴向变形量和体积变化;2、对各个试样分别施加不同的围压增量作用,在作用期间不允许试样固结排水,量测由产生的孔隙应力u= ;3.1、不固结不排水剪试验(UU):施加竖向偏应q(q自零开始增加,至试样破坏时达到最大值qmax)。
三轴压缩开放实验心得三轴压缩实验有了如下心得:(1) 围压不大于150 kPa情况下,原状土的σ-ε曲线呈应变软化现象。
当围压大于150 kPa时,曲线走势逐渐向理想弹塑性和应变硬化转化;压实度不同的重塑土σ-ε曲线整体走势均呈理想弹塑性向应变硬化转化。
(2) 荷载作用初期,轴向应力增长的速度相对较快,但表现出的变形增长较慢。
随着剪切作用的继续,应力增长速度逐渐变慢,但表现出的变形增长相对较大。
在围压一定时,原状土抵抗变形的能力远远优于重塑土。
这是由于原状土在沉积和地质作用过程中,形成了特有结构。
重塑土的压实度越大,其极限强度越大,抵抗变形的能力越强;压实度一定时,围压增加,可使土体的极限强度增大。
基于综合结构势理论,采用应力比结构性参数mη,描述外部因素、球应力与剪应力耦合应力综合影响。
式中:p为球应力,p=(σ1+2σ3)/3;q为剪应力,q=(σ1-σ3)/2;η为应力比,η=q/p;ηi为原状土的应力比;ηrs为饱和重塑土的应力比。
(1) 在剪切作用整个阶段,mη是在变形增大的过程中逐渐减小的,后期趋于稳定。
这是由于重塑土在压实过程中会产生平衡的次生结构,在剪切作用下,原有的次生结构被破坏,后期持续的剪切作用使土体又形成新的次生结构,因此抑制了土体结构的损伤,但增加剪切作用。
mη逐渐趋近于1,将导致土体逐渐损失其结构性。
当mη=1时,则结构性彻底损失。
(2) 围压一定时,增大重塑土体的压实度,应力比结构参数减小。
剪切作用初期,压实度越小,应力比结构性参数减小得越快。
表明剪切作用初期,降低重塑土的压实度,其结构损伤情况越剧烈;压实度和应变不变,增加围压,应力比结构性参数呈递减的趋势,表明围压变大促进了结构损伤。
重塑土的mη-ε曲线延伸至与纵坐标轴相交的数值,即初始应力比结构性参数mη0[8]。
图3为mη0分别以围压、压实度为变量的变化规律。
由图3可得,当土体压实度固定时,随着围压增加mη0呈缓慢的减小趋势,重塑土初始结构受围压影响较小;当围压一定时,增加重塑土压实度,mη0减小的速度较快。
岩石三轴压缩强度的测试和解释岩石是地质体中的一种常见材料,其力学性质对于工程建设和地质研究具有重要意义。
岩石的三轴压缩强度是评估其抗压能力的重要指标之一。
本文将介绍岩石三轴压缩强度的测试方法及其解释。
一、测试方法1. 样品制备:从研究区域地质剖面中采集岩心或岩样,保证样品的完整性和代表性。
根据实际需要,将样品修整为规定的几何形状,如圆柱体或长方体。
2. 试样尺寸和形状:根据岩石类型和实验目的,选择试样的尺寸和形状。
常见的试样形状有圆柱体和球体,尺寸则应根据具体实验要求进行确定。
一般要求试样尺寸在一定范围内,以保证实验结果的可比性。
3. 试验设备:进行岩石三轴压缩强度测试,需要使用专用的试验设备,如岩石三轴试验机。
该设备主要由负荷装置、围压装置、应变测量装置和数据采集系统组成。
4. 实验过程:将试样置于试验机上,施加垂直于试样表面的压力,即围压。
同时,在试样的另一侧施加两个垂直方向的应力,即主应力。
应力的施加可通过液压或机械方式实现。
增加主应力的大小和速度要逐渐进行,以保证试样不发生失稳破坏。
5. 强度参数确定:在试验过程中,记录试样的应变和承受的应力。
根据试验数据,确定岩石的三轴压缩强度参数,如强度曲线、极限强度、应力应变曲线等。
二、解释1. 强度曲线:在三轴压缩试验中,通过改变应力状态下的应变量,绘制出岩石试样的应力-应变曲线。
该曲线反映了试样的变形特性和强度状况。
一般来说,岩石的应力-应变曲线表现为线性变化,在达到极限强度点后呈现非弹性变化。
2. 极限强度:岩石的极限强度是指在岩石试样受到最大应力时发生破坏的强度。
通过三轴压缩试验可以确定岩石的极限强度,并用于评估其抗压能力。
3. 应力应变曲线:应力应变曲线是描述岩石在三轴压缩过程中应力和应变关系的图像。
从应力应变曲线中可以获得岩石的变形特性和性能参数,如弹性模量、刚度等。
4. 强度参数的影响因素:岩石的三轴压缩强度受到多种因素的影响,如岩石的物理性质、孔隙率、围压大小、岩石结构和温度等。
土的三轴压缩实验报告引言土的三轴压缩实验是土力学研究中的基础实验之一,通过对土样进行不同加载条件下的三轴试验,可以获得土体的力学性质参数,为土的工程应用提供依据。
本实验报告将详细介绍实验的目的、原理、方法、结果和结论。
实验目的1.了解土的三轴压缩实验的基本原理和方法;2.熟悉土的应力-应变关系;3.研究土的随应力变化的变形特性。
实验原理1. 应力与应变在土体内部,受到的外力作用会导致土体发生应力和应变。
应力是单位面积上的力,一般用σ表示,单位为kPa。
应变是土体体积、形状或者密实程度的变化,一般用ε表示,没有单位。
2. 应力路径应力路径是指在三轴试验中,施加应力的变化轨迹。
常见的应力路径有p-q路径、p’-q路径等。
不同的应力路径会导致土体的变形特性产生差异。
3. 应力状态与强度土体在不同的应力状态下,会表现出不同的强度特性。
常见的土体强度参数有极限强度和摩擦角等。
4. 孔隙水压力土体中的水分存在于孔隙中,当施加外部应力时,孔隙水会受到压缩。
孔隙水压力能够影响土体的强度和变形性质。
实验方法1. 样品制备根据实验要求,制备土样。
首先将土样清洗干净,去除其中的杂质。
然后根据实验需要确定土样的尺寸和形状,并按照相应的规定进行模具的设计和制作。
最后将土样放入模具中。
2. 实验仪器设备准备准备好三轴试验的仪器设备,包括三轴仪、荷载框架、应变计、应力传感器等。
3. 实验流程1.将土样装在三轴仪中,并施加初次重量以使土样与模具底部接触;2.根据实验要求设定应力路径和加载方式,调整荷载框架,施加有效应力和孔水压力;3.记录试验过程中的应力和应变数据,并随时监测土样的变形情况;4.根据实验要求,不断调整应力路径,使土样遵循预设的应力路径;5.继续记录应力和应变数据,直至达到预设的终止条件。
4. 实验数据处理根据实验记录的应力和应变数据,计算得到土样的应力-应变曲线和其他相关参数。
进行数据分析,得出实验结果。
结果与分析经过实验测定,得到了土样在不同应力条件下的应变数据。
三轴试验是岩土力学中常用的一种试验方法,通过施加不同的压力和剪切力来研究土体在不同应力状态下的力学特性。
在三轴试验中,土体的体变和轴向应变是两个重要的参数,其关系对于土体的力学性质研究具有重要意义。
本文将从体变和轴向应变的概念、影响因素以及相关理论模型等几个方面进行探讨。
一、体变和轴向应变的概念体变是指土体在受到外部力作用下,体积发生的变化。
在三轴试验中,通过测量土体在不同应力状态下的体积变化,可以得到土体的体变特性,如压缩模量、泊松比等参数。
体变的大小和方向受到外部应力的影响,其大小可以用体应变来表示。
轴向应变是指在土体受到轴向应力作用下,沿轴向方向发生的应变。
在三轴试验中,通过施加不同的轴向应力并测量对应的轴向应变,可以得到土体的轴向应变特性。
轴向应变的大小和方向受到轴向应力的影响,其大小可以用轴向应变来表示。
二、体变和轴向应变的影响因素1. 土体的物理性质:土体的物理性质包括颗粒大小、排列密实度等因素,这些因素会影响土体的体变和轴向应变特性。
颗粒较大的土体一般具有较大的体变和轴向应变,而排列密实的土体则具有较小的体变和轴向应变。
2. 外部应力状态:外部应力状态是影响土体体变和轴向应变的重要因素之一。
在三轴试验中,通过施加不同大小和方向的应力,可以得到不同应力状态下的体变和轴向应变特性。
3. 土体的孔隙结构:土体的孔隙结构是影响土体体变和轴向应变的另一个重要因素。
孔隙结构的大小和分布会影响土体在受到外部应力作用下的变形特性,从而影响土体的体变和轴向应变。
三、体变和轴向应变的理论模型1. 应变-体应力模型:应变-体应力模型是描述土体体变和轴向应变关系的重要理论模型。
该模型通过对土体的压缩过程进行分析,建立了应变和体应力之间的数学关系,从而描述了土体的体变特性。
2. 应变-剪切应力模型:应变-剪切应力模型是描述土体轴向应变和剪切应力之间关系的重要理论模型。
该模型通过对土体的剪切过程进行分析,建立了应变和剪切应力之间的数学关系,从而描述了土体的轴向应变特性。
浅谈常规三轴试验及其影响因素三轴试验主要目的是测定土的抗剪强度和探究其应力应变关系,本文具体介绍了常规三轴试验及其试验方法,详细分析了试样制备、端部约束、试样饱和方法、橡皮膜、试样剪切速率等影响因素。
为探寻三轴试验影响因素及提高试验精度提供基础。
标签:三轴试验;试验方法;影响因素;橡皮膜三轴压缩试验是土工试验中一种非常重要的力学性能试验,其用途主要是测定土的抗剪强度和应力应变关系。
研究土的抗剪强度规律对于工程设计、施工和管理都具有非常重要的理论和实际意义。
土的抗剪强度影响因素很多,比如土的组成、结构、孔隙比、排水条件、荷载形式、土中应力等,正确测定这些影响参数是理论分析与实际运用的基础。
室内测定抗剪强度的方法一般分为三种:直接剪切试验,三轴压缩试验,无侧限抗压强度试验。
无侧限抗压试验,即三轴试验中的一种特殊情况。
三轴压缩试验和直接剪切试验都是利用摩尔-库仑原理测定土的抗剪强度指标,但是直接剪切试验不能控制试样的排水条件,受力状态不明确,无法测量孔隙水压力,因此,三轴试验越来越得到广泛的应用。
1、三轴压缩试验仪器三轴压缩试验直接测量的是试样在不同恒定周围压力下的抗压强度,然后利用摩尔-库伦破坏原理间接推求土的抗剪强度。
三轴压缩仪主要由压力室,加压系统和测量系统三部分组成。
三轴压力室是一个金属顶盖、底座、透明有机玻璃圆筒组成的密闭容器。
试样为圆柱体,高度与直径之比按照《土工试验方法标准》采用2~2.5。
试样安装在压力室中,外用柔性橡皮膜包裹,橡皮膜扎在试样帽和底座上,试样上、下两端可根据要求放置透水石或不透水板。
试验时试样的排水,由与顶部连通的排水阀来控制。
试样底部与孔隙水应力量测系统相连接,试样的周围压力,由与压力室直接相连的压力源来供给。
试样的轴向压力增量,由与顶部试样帽直接接触的传压活塞杆来传递使试样受剪,直至剪破。
在受剪过程中同时要测读试样的轴向压缩量,以便计算轴向应变。
2 、常规三轴试验方法三轴试验根据试样的固结和排水条件不同,可分为不固结不排水剪(UU试验)、固结不排水剪(CU试验)、固结排水剪(CD试验)三种方法。
三轴压缩试验探微1 前言土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的最大应力,是土的重要力学性质指标。
土的抗剪强度必须通过试验来确定。
根据受力面和受力条件不同,测定仪器和选用的方法也不同。
目前室内常用的测试仪器按其工作原理大致可以分为两类:一是向仪器固定的剪切面施加垂直应力和水平剪应力,直接对土剪切。
即直接剪切试验。
二是根据轴向压缩或拉伸原理使土试样在二向或三向不同主应力作用下承受偏应力而剪损,主要试验方法有常规三轴压缩试验,无侧限抗压强度试验,抗拉强度试验和真三轴试验。
其中常规三轴试验应用最为广泛。
直接剪切试验存在许多致命缺陷,在国际上已经很少使用。
但因其设备简单操作方便,在国内仍被大量采用。
与直接剪切试验相比较,三轴压缩试验方法比较科学成熟,能模拟野外岩土的工况,如固结、排水、加压、孔隙水压力u观测等。
三轴压缩试验所得到的抗剪强度参数更是土的灵魂,给设计边坡、建议承载力、计算变形等提供了重要的依据。
故探讨三轴压缩试验中的常见问题并找到合适的解决方法可以更准确的为我们提供突地力学性质。
2三轴压缩试验的概述三轴压缩试验主要有静三轴试验、特种三轴试验和动三轴试验。
三轴试验是土力学上最重要的试验之一,是岩土工程工作者考察土的工程力学性状、寻求合理设计参数、从事理论研究所不可缺少的试验手段。
通常所说的三轴压缩试验指的是静三轴试验。
动三轴试验属于土的动态测试内容,用以分析在大变形条件下地基和结构物的稳定性,特别是沙土的振动液化问题。
该试验能够更加深入研究在复杂应力条件下的动力变形方面特性。
因三轴压缩试验的优点使其有取代直接剪切试验成为土力学指标试验的重要角色的趋势,因此,掌握并解决三轴压缩试验的中常见的问题就显得尤为重要。
3 三轴压缩试验中常见问题及对策3.1样品的制备与安装过程中常见问题土样从地底深处取出来时由于应力影响而引起扰动会一定程度上改变土样原来的力学性质,只有通过努力提高取土质量和实验技术才能弥补这一缺点,所以在实验过程试样的制备与安装是很重要的。
影响岩石三轴试验机试验结果的因素岩石三轴试验机,指的是岩石三轴直剪复合试验机。
是用来研究力学的一种机器。
岩石三轴试验机主要针对大理岩、花岗岩、板岩、石灰岩、泥岩、安山岩等各种岩石做抗压强度、压碎强度、压断强度、压缩变形、单轴抗压等力学性能的研究分析。
哪些因素会对岩石三轴试验机的试验结果产生影响?第一、力值传感器因为传感器的好坏决定了试验机的精度和测力稳定性,岩石三轴试验机上使用的轴向力传感器为大力值轮辐式传感器。
如果传感器内部的应变片精度不高或固定应变片用的胶抗老化能力不好,再或者传感器的材料不好都将影响传感器的精度和使用寿命。
第二、伺服动力源目前市场上有的岩石三轴试验机采用普通三相电机或变频电机,这种电机控制反应慢,定位不准确,一般调速范围窄,有高速就没了低速或者有低速就没了高速,并且噪音大。
采用全数字交流伺服电机,调速范围广,可达0.001-1000mm/min,控制定位准确,反应快,伺服电机能保证满量程速度控制准确,且使用寿命长,可达几十年,且不用维护。
第三、岩石三轴试验机围压系统岩石三轴试验机的围压系统,液压泵与电动机相连,油箱与液压泵进油口通过滤油器相连,伺服换向阀分别与油箱、液压泵、双行程增压缸及单向阀相连,双行程增压缸依次与单向阀相连,单向阀与三轴室相连的油路中装有蓄能器、压力表、压力传感器,三轴室通过截止阀与液压泵相连,三轴室通过截止阀油箱相连。
这种结构可长时间保持三轴室内的压力恒定,大幅提高了试验精度,有效延长了液压元件的使用寿命。
第四、测控系统是试验机运作的核心,是试验机很关键的模块。
测控系统有时也称作控制器,实现和计算机进行数据通信、控制命令的执行、输入输出端口操作等任务。
控制系统为全数字多通道电液伺服控制系统,是多核心系统,数据处理速度快,采集同步性高,数据传输无偏差,控制响应迅速,控制精度高,通道之间切换无冲击、无延时。
第五、电脑软件对试验机的操作、试样的测试、数据处理等都是由试验软件完成的,好的试验软件应该满足几个方面的功能:易操作性、界面布局合理性、使用者权限管理、试验控制可编程、试验方法管理、后续试验方法可扩展、数据管理、局域网管理等。
三轴压缩试验求临塑荷载的探讨三轴压缩试验是土力学实验中常用的一种方法,用于研究土体在压缩加载下的力学特性。
在三轴压缩试验中,土体受到的加载是均匀分布在三个方向上的,由此可以得到土体在不同应力状态下的力学参数。
临塑荷载是一个重要的指标,它反映了土体在开始发生塑性变形时所受到的最大压缩应力。
本文将围绕三轴压缩试验求临塑荷载这一主题展开探讨,并对该问题进行分析和研究。
我们需要了解什么是三轴压缩试验。
三轴压缩试验是通过施加一定的压缩应力来研究土体在不同应力状态下的变形和破坏特性的实验方法。
在三轴试验中,土体样品置于一个由两个相互垂直的侧面和一个顶面组成的分析应力状态的装置中,然后施加垂直于侧面并相互垂直的压缩应力。
通过测量土体在不同应力状态下的变形和应力应变关系,可以得到土体的力学参数,如弹性模量、杨氏模量、泊松比等。
而临塑荷载则是土体在开始发生塑性变形时所受到的最大压缩应力,它可以用来评估土体的变形特性和破坏特性。
接下来,我们将探讨三轴压缩试验求临塑荷载的方法。
在进行三轴压缩试验时,一般是通过不断增加加载,直到土体发生显著变形或破坏为止。
在这个过程中,我们可以通过记录土体的应力应变关系曲线来求得临塑荷载。
具体的方法是在试验中,不断增加加载,同时记录土体的应变和应力,当土体开始发生塑性变形时,其应力应变关系曲线将出现明显的变化,这时所受到的最大压缩应力即为临塑荷载。
通过这种方法,我们可以比较准确地求得土体的临塑荷载,从而对土体的变形特性和破坏特性有一个较为清晰的认识。
然后,我们将分析求得临塑荷载的意义和作用。
临塑荷载可以用来评估土体的变形特性和破坏特性,它是土体开始发生塑性变形的一个重要指标。
通过临塑荷载,我们可以了解土体在极限状态下能够承受的最大压缩应力,从而对土体的变形和破坏特性进行评估。
对于一些工程设计和施工中需要考虑土体变形和破坏的情况,求得土体的临塑荷载也具有重要的指导意义。
通过对土体的临塑荷载进行研究和分析,可以为工程设计和施工提供重要的参考依据,保证工程的安全性和稳定性。
常规三轴压缩实验系统误差及其影响摘要:三轴剪切试验被认为是测定土的抗剪强度的一种较完善的方法。
与直剪试验相比,三轴剪节试验有以下优点:1、能控制试验过程中试样的排水条件;2、能量测试样固结和排水过程中的孔隙水应力;3、试样内应力分布均匀。
三轴剪切试验能得到不同条件下土的抗剪强度指标和变形参数。
根据试验过程中排水条件的不同,将三轴试验分为不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)等三种类型。
关键词:土工试验系统误差1.引言土的强度指标是确定土的承载能力的一个重要指标,因此,准确测定土的抗剪强度指标,对于建筑工程的设计和施工有着很大的意义。
目前,用三轴剪切试验测土的抗剪强度指标是较为普遍的一种方法,而且对于高层建筑,在进行地质勘察时,要求对取出的原状土,用三轴剪切实验来测定土的抗剪强度指标。
随着社会的发展,兴建的高层建筑越来越多,使得三轴剪切实验的应用也越来越广泛,所以,使三轴实验的检测不断地完善有着很大的必要性。
2. 基本原理三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。
它通常用3-4个圆柱形试样,分别在不同的恒定周围压力(σ3)下,施加轴向压力,即主应力差(σ1-σ3),进行剪切直到破坏;然后根据摩尔-库伦理论,求得抗剪强度参数。
适用于测定细粒土及砂类土的总抗剪强度参数及有效抗剪强度参数。
3. 试验操作三轴剪切试试样为圆柱状。
试验过程中测量以下参数:1、周围压力,2、竖向应力增量q,3、竖向变形量或竖向应变ε1,4、试样底部的孔隙水应力u,5、试样顶部接排水管量测试样排水量,6、反压力。
根据排水条件,三轴试验分为不固结不排水剪试验(UU)、固结不排水剪试验(CU)、固结排水剪试验(CD)三种试验类型。
三轴压缩试验方法适应于细粒土和粒径小于20mm的粗粒土。
不同类型的三轴剪切试验加载过程如下:一组试验通常需三~四个试样,试验加载顺序如下:1、在每个试样的周围施加相同的初始固结应力,待其固结完成后,量测试样轴向变形量和体积变化;2、对各个试样分别施加不同的围压增量作用,在作用期间不允许试样固结排水,量测由产生的孔隙应力u= ;3.1、不固结不排水剪试验(UU):施加竖向偏应q(q自零开始增加,至试样破坏时达到最大值qmax)。
三轴压缩试验结果影响的因素浅析三轴试验的结果直接影响岩土工程勘察的质量,本文对三轴试验中的围压、孔压消散程度、加荷速率以及饱和度等因素对试验的影响作了详细分析,使试验结果更加可靠。
标签三轴压缩试验;孔隙水压力;围压;饱和度;加荷速率三轴压缩试验是土工试验中的一个重要的力学性质试验,根据其不同试验方法所提供的粘聚力C、内摩擦角φ可用于计算地基承载力、评价地基稳定性、边坡支挡结构土压力等。
因此,测定土的抗剪强度具有重要意义。
三轴压缩试验的优点是能够严格控制试样排水条件、受力条件明确、可以控制大小主应力、能够测量孔隙水压力及体积变化等。
所以《建筑地基基础设计规范》(GB50007- 2011)4.2.4规定当采用室内剪切试验确定抗剪强度时宜选择三轴压缩试验的自重压力下预固结不排水试验(CU),《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)土压力及水压力计算、土的各类稳定性验算时,一般应采用三轴压缩试验(CU或UU)抗剪强度指标。
由于三轴压缩试验结果的准确与否直接关系建筑物的安全与稳定,所以必须在试验过程中了解其影响因素,确保试验结果准确。
1、三轴压缩试验的测试方法按《土工试验方法标准》(GB/T50123-99)要求制备3~4个性质相同的试样,在不同的围压σ3下施加轴向压力σ1,直至试样剪切破坏。
根据破坏时的最大主应力σ1,最小主应力σ3绘制摩尔-库仑线求出粘聚力c、内摩擦角φ。
三轴压缩试验方法根据不同的排水情况分为:(1)不固结不排水试验(UU),(2)固结不排水试验(CU),(3)固结排水试验(CD)。
2、影响三轴压缩试验结果的因素2.1取土试验及试样制备《岩土勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)规定强度试验应采用I级试样,取样方法根据土质情况可采用薄壁取土器、回转取土器及探井取样,取样宜用快速静力连续压力法。
不同取土器适合于不同土质,但很多单位在施工时只携带一种。
少数勘察人员对此重视不够,如规范规定软土层应使用薄壁取土器,倘若使用厚壁取土器,势必对软土造成更大的扰动。
浅谈三轴剪切试验的特性及局限摘要:土工试验数据作为岩土工程勘察报告中的重要依据,也是工程建设设计的重要参数,土工试验的质量对工程总体的质量有着直接的重大的影响。
本文介绍了具体的三轴试验过程中反映出来的土的一些变形特性以及三轴试验的一些局限性的讨论。
关键词:三轴试验;应力-应变;弹、塑性变形;三轴试验包括三种试验方式:不固结不排水试验;固结排水试验;固结不排水试验。
在三轴试验中,既能令试样沿着轴向压缩,也能令其沿着轴向伸长。
通过试验可以测定试样的应力、应变、体积应变、强度和静止侧压力系数等。
本文介绍了在具体的三轴试验过程中反映出来的土的一些变形特性,以及三轴试验的一些局限性。
试样的轴向应变是根据试样帽的轴向位移量和试样的起始高度算得的。
试样的侧向应变是根据试样的体积变化量和轴向应变间接算得的。
试样的体积变化量是通过试样中排出的流体体积或进入受压室的水的体积量得的。
[1]在三轴试验中作用在试样上的轴向压力为大或小主应力,而作用在试样侧面的压力为相等的其他两个主应力。
因此与直剪试验相比较,三轴试验中,试样的应力相对的比较明确和均匀。
土在三轴试验中得出的轴向应力δ1-δ3与轴向应变εe之间的关系曲线,初始直线阶段很短,对于松砂和正常固结粘土,几乎没有直线阶段,加荷一开始就呈非线形。
土的这一非线性变形特征比其他材料明显很多。
图1-1 土的应力应变关系图1-2 加荷与卸荷的应力应变曲线这种非线形变化的产生,就是因为除弹性变形之外还出现了不可恢复的塑性变形。
土体是松散介质,受力后颗粒之间的位置调整在荷载卸除以后,不能恢复,形成较大的塑性变形。
如果加荷到某一应力后再卸荷,曲线将如图1-2所示。
OA 为加荷段,AB为卸荷段。
卸荷后能恢复的应变εe即弹性应变,不可恢复的那部分为塑性应变。
经过一个加荷卸荷循环后,再加荷,将如图1-2中的BC段所示,它并不与AB线重合,而存在一个回滞环,回滞环的存在是因为卸荷再加荷的工程中消耗了能量,要给以能量的补充。
三轴压缩试验是材料力学领域中重要的试验方法之一,能够提供材料在三维空间内的力学性质和变形规律等信息。
本文将从三轴压缩试验成果的影响因素分析入手,对其进行研究和探讨。
一、三轴压缩试验的测试及成果分析方法三轴压缩试验是一种将材料同时施加垂直于三个正交轴线的压应力,并测量其应力应变关系的试验方法。
三轴压缩试验的原理基于胡克定律和达西定律,采用的是破坏性试验方法。
试验时将被试材料放置于圆柱或正方体试样室中,在试验机中施加等比例的三个轴向压力,进行力学参数测量。
从三轴压缩试验中获得的成果主要包括力学参数和变形规律,其中主要的力学参数包括材料的压缩强度、应变硬化指数、杨氏模量、泊松比、断裂应变等。
变形规律包括材料的应力应变曲线、破坏模式、变形状态等。
在分析三轴压缩试验成果时,常采用一些图表、曲线等形式进行直观的表示,如应力应变曲线、断裂类型图等。
二、三轴压缩试验成果的影响因素1、样品制备对成果的影响搭配不当的样品几何尺寸容易导致试验结果不准确。
对于三轴压缩试验,样品几何形状、样品制备和处理过程,都会对测试结果产生影响。
首先,样品的几何尺寸应统一,以确保在试验机中施加的均匀力。
其次,样品的表面和内部缺陷也可能影响测试结果,需要在样品制备过程中保证质量。
2、应力率对成果的影响应力率是指施力速率,是影响三轴压缩试验测试结果的重要因素之一。
较高的应力率会使材料发生更明显的塑性变形和热效应,而较低的应力率可以使材料在试验过程中较小变形。
此外,在三轴压缩试验过程中,应注意控制应力率和使用相对缓慢的应力率,以保证较准确的测试结果。
3、试验温度对成果的影响试验温度对三轴压缩试验成果的影响也很大。
较高的温度有助于材料内部的塑性变形,从而增加材料的裂纹延伸能力;而较低的温度则会使材料脆性增加,塑性变形能力下降。
因此,在试验过程中需注意控制试验温度,确保温度对测试结果的影响最小化。
4、样品纹理对成果的影响材料的微观结构和纹理也可能影响三轴压缩试验的测试结果。
三轴压缩试验求临塑荷载的探讨三轴压缩试验是材料力学实验中常用的一种试验方法,它可以用来研究材料在不同应力状态下的力学性能。
而临塑荷载是指材料在达到一定应力时开始发生塑性变形的荷载,是材料的一个重要参数。
本文将从三轴压缩试验的基本原理和临塑荷载的计算方法出发,探讨三轴压缩试验对材料临塑荷载的影响,为进一步研究材料的力学性能提供理论依据。
一、三轴压缩试验的基本原理三轴压缩试验是通过在材料上施加三个相互垂直的等大的压应力来研究材料的力学性能。
在试验中,通常使用一种称为三轴压缩试验仪的设备来施加压应力,并通过测量材料在应力状态下的应变来分析材料的力学性能。
在进行三轴压缩试验时,应力状态是由应力状态方程来描述的,即三个主应力分别是σ1、σ2和σ3,且有σ1≥σ2≥σ3。
在三轴压缩试验中,我们通常关心材料在不同应力状态下的变形和破坏行为,以及材料的临塑荷载。
二、临塑荷载的计算方法临塑荷载是材料在开始发生塑性变形之前所承受的最大荷载,它是描述材料塑性特性的一个重要参数。
临塑荷载的计算方法一般有两种,一种是通过材料的应力应变曲线来计算,另一种是根据材料的强度理论来计算。
在进行三轴压缩试验时,我们可以通过对材料的应力应变曲线进行分析,来计算材料的临塑荷载。
我们还可以利用材料的塑性本构模型来进行仿真计算,以获得材料的临塑荷载。
三、三轴压缩试验对材料临塑荷载的影响三轴压缩试验是研究材料在不同应力状态下的力学性能的重要手段,它对材料的临塑荷载有着重要的影响。
三轴压缩试验可以模拟材料在多轴应力作用下的实际工况,从而更好地研究材料的力学性能。
通过三轴压缩试验,我们可以获取材料在不同应力状态下的应力应变曲线,从而更准确地计算材料的临塑荷载。
通过三轴压缩试验,我们还可以研究材料在不同应力状态下的变形和破坏行为,进而更深入地理解材料的力学性能。
三轴压缩试验结果影响的因素浅析
【摘要】三轴试验的结果直接影响岩土工程勘察的质量,本文对三轴试验中的围压、孔压消散程度、加荷速率以及饱和度等因素对试验的影响作了详细分析,使试验结果更加可靠。
【关键词】三轴压缩试验;孔隙水压力;围压;饱和度;加荷速率
三轴压缩试验是土工试验中的一个重要的力学性质试验,根据其不同试验方法所提供的粘聚力c、内摩擦角φ可用于计算地基承载力、评价地基稳定性、边坡支挡结构土压力等。
因此,测定土的抗剪强度具有重要意义。
三轴压缩试验的优点是能够严格控制试样排水条件、受力条件明确、可以控制大小主应力、能够测量孔隙水压力及体积变化等。
所以《建筑地基基础设计规范》(gb50007- 2011)4.2.4规定当采用室内剪切试验确定抗剪强度时宜选择三轴压缩试验的自重压力下预固结不排水试验(cu),《建筑基坑支护技术规程》(jgj120-2012)土压力及水压力计算、土的各类稳定性验算时,一般应采用三轴压缩试验(cu或uu)抗剪强度指标。
由于三轴压缩试验结果的准确与否直接关系建筑物的安全与稳定,所以必须在试验过程中了解其影响因素,确保试验结果准确。
1、三轴压缩试验的测试方法
按《土工试验方法标准》(gb/t50123-99)要求制备3~4个性质相同的试样,在不同的围压σ3下施加轴向压力σ1,直至试样剪切破坏。
根据破坏时的最大主应力σ1,最小主应力σ3绘制摩尔-库
仑线求出粘聚力c、内摩擦角φ。
三轴压缩试验方法根据不同的排水情况分为:(1)不固结不排水试验(uu),(2)固结不排水试验(cu),(3)固结排水试验(cd)。
2、影响三轴压缩试验结果的因素
2.1取土试验及试样制备
《岩土勘察规范》(gb50021-2001)(2009年版)规定强度试验应采用i级试样,取样方法根据土质情况可采用薄壁取土器、回转取土器及探井取样,取样宜用快速静力连续压力法。
不同取土器适合于不同土质,但很多单位在施工时只携带一种。
少数勘察人员对此重视不够,如规范规定软土层应使用薄壁取土器,倘若使用厚壁取土器,势必对软土造成更大的扰动。
有时为了抢进度,把土试样取上来,采用重锤锤击法进行取样,极易导致试样被压密、取土器难以拆卸等,必然会对土的原状结构产生一定的破坏,加之土样在保存和运输过程中措施应用不当,都会引起原状土样扰动,使土的性质、结构、强度发生变化。
由于土的不均匀性导致试样的差异,有的试样在取样高度范围内土质有变化,如,土样中有薄夹层、颗粒及不规则的裂缝等,如果将土性差异较大的试样放在一起做实验,其结果摩尔包线就会切割某一应力圆线,影响测试结果的准确性。
在土试样制备时,需要切削的圆柱土体,在切削过程中,由上往下细心切削,遇到层状土时要特别注意层次方向,一般应与天然层次方向垂直削切,使几个试验点的土样尽量取得均匀一致,试样圆
柱体的两端要切平整,若不平整在剪切过程中试样会发生歪斜影响强度的量测,客观情况也造成了土样强度差异。
试样安装过程中如试样歪斜或未对准活塞中心、各部位零件接触不良、安装压力室外罩时,未将活塞提高碰撞了试样、橡皮膜两端与底座及试样帽扣扎过程中留有气体,在压力室注满水后,活塞接触压力帽时由于操作不当可能对试样施加一定压力等,都会对主应力差与轴向应变关系曲线峰值的取值产生一定的影响。
2.2 围压
在进行固结不排水试验时,首先要确定各级围压σ3,因为施加围σ3大小将直接影响试验结果,当σ3大于pc(前期固结压力)时属于正常固结状态时,摩尔包线通过原点,试验结果c小φ大;反之,施加各级围压σ3(3)试样从钻孔中取出后,由于应力的释放,在试样孔隙中可能产生气泡,使试样孔隙不完全充满水而不饱和,此时需要采用人工方法进行试样饱和,根据不同土质选用抽气法、水头饱和法、反力饱和法。
当抽气法、水头饱和法不能完全饱和时,可采用上述组合。
试样的起始饱和度低时先抽气饱和,然后再加反力饱和,直至饱和度不小于95%。
试样制好后,要测量含水量和容重,不能为了赶进度而忽略此过程,试验时可参考含水量和容重的大小,合理设置围压的大小,容重小的,含水量大的,土比较软的,可以采用较小的围压,尽量使摩尔圆合理些,避免出现低围压高峰值,高围压低峰值的现象。
(4)制好的试样,要尽快进行试验,否则会引起含水量的变化,
尤其是饱和软粘土,在自重压力作用下,会有不同程度的固结,导致试样高度,截面积发生变化。
(5)试验前要对仪器进行检查,以保证施加的围压能保持恒压,孔隙水压力量测系统应无气泡,仪器管路保证畅通,但无漏水现象,橡皮膜要完好无损,保证测量准确。
(6)不固结不排水剪(uu)试验时。
在试样装好后,要保证土样在自重压力下预固结一段时间。
因为其与固结不排水剪(cu)、固结排水剪(cd)相比,得到的抗剪强度值小,若土样经过一段时间预固结,可使强度适当提高。
(7)对不均匀土样,若无法切取3~4组试样,规范允许采用一个试样多级加荷的试验方法,试验发现此种方法得出的应力摩尔圆能切于强度包络线,但其代表性低于多个试样的代表性且土类的适用性问题没有解决。
4、结束语
由上述可知,围压σ3的施加、孔隙水压力的消散程度、试样的饱和程度、加荷速率、试样端部的摩擦、面积的校正以及橡皮膜的好坏等都影响试验结果。
在试验操作过程中一定要满足试样的饱和度大于95%,第一级围压接近自重压力,最后一级围压为自重压力,且固结排水过程中孔隙水压力消散为零,这样才能确保三轴压缩试验结果的性和可靠性。
同时,应与其他原位测试成果加以对比,以确保勘察数据的合理性,准确性。
参考文献:
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[2]中华人民共和国建设部.岩士工程勘察规范(gb50021-2001)(2009年版).北京:中国建筑工业出版社,2009.
[3]中华人民共和国建设部.建筑地基基础设计规范
(gb50007-2011).北京:中国建筑工业出版社,2011.
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地表深度位置或厚度较小,将基底的淤泥全部挖除、运走,直到出现较硬底层,然后换填砂砾,砂砾应分层铺筑,每层松铺厚度不超过50cm ,逐层冲水压实,至原地面标高。
由于软弱地基的特殊性质,要求在施工过程中,要严格控制路堤的填筑速率,严密监控填筑段的路基变化情况,边施工,边监控,监控所得结果又用于指导施工,否则盲目地施工,一味地追求工程进度,不顾地基变化的实际情况,有时将造成严重工程事故及重大经济损失。
5.总结
路基是道路工程的基础,控制路基质量,能够提高道路整体质量,施工过程中因综合考虑严格控制路基材料和路基压实度,做好路基排水和路基防护施工,合理处理软土路基,提高施工质量。
参考文献:
[1]陆鼎中,程家驹。
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[2]jtj034-2000,公路路面基层施工技术规范[s].北京:人民交通出版社, 2000.
[3]万晓祥.浅谈某公路路基施工质量控制[j].公路,2012.。