土力学三轴剪切实验数据

土的静三轴剪切试验一、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。

本次试验主题词：周围压力；轴向压力；不固结不排水剪；固结不排水剪；固结排水剪。

二、仪器设备1．三轴压缩议：应变控制式，由周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测系统和主机组成。

2．附属设备：包括击实器、饱和器、切土器、分样器、切土盘、承膜筒和对开圆模。

3．天平：称量200g，感量0.019；称量1000g，感量0.1g。

4．橡皮膜：应具有弹性，厚度应小于橡皮膜直径的1／100，不得有漏气孔。

三、操作步骤试样的制备：（1）将制备成大于试样直径和高度的毛坯，放在切土器内用钢丝锯和修土刀，制备成所要求规格的试样（2）试样饱和一般采用真空抽气饱和法，将切好的试样装入饱和器后，先浸没在带有清水的真空饱和缸内，连续真空抽气2-4小时（粘土），然后停止抽气，静置12小时左右即可。

（3）原状试样制备，应将土切成圆柱形试样，试样两端应平整并垂直于试样轴，当试样侧面或端部有小石子或凹坑时，允许用削下的余土修整，试样切削时应避免扰动，并取余土测定试样的含水量。

（4）扰动试样制备，应根据预定的干密度和含水量，在击实器内分层击实，粉质土宜为3一5层，粘质土宜为5一8层，各层土料数量应相等，各层接触面应刨毛。

（5）对于砂性土应先在压力室底座．全依次放上不透水板，橡皮膜和对开圆膜。

将砂料填入对开圆膜内，分三层按预定干密度击实。

当制备饱和试样时，在对开圆膜内注入纯水至1／3高度，将煮沸的砂料分三层填入，达到预定高度。

放上不透水板、试样帽，扎紧橡皮膜。

对试样内部施加5KPa负压力使试样能站立，折除对开圆膜。

（6）对制备好的试样，应量测其直径和高度。

tg c ϕστ⨯+=
τ=f 三轴剪切试验总结
.试验围压3σ，保持不变，
此时试件各向主应力相等， 试件不产生任何剪应力，
不发生破坏。

通过轴向加荷系统施加压力，当轴向压力增大，试件受剪破坏，设剪切破坏时，轴向加荷系统加在试件上的竖向应力（偏应力）为1σ∆，则试件破坏时的最大主应力
131σσσ∆+=311σσσ-=∆，当1σ大于轴向压力时候，试件未发生破坏，当1σ小
于轴向压力时候，试件未发生破坏
不固结不排水UU ：饱和粘性土快速加荷，孔隙水压力保持不变u u c ϕ,
固结排水CU ：施加围压3σ，允许试件充分排水，试件固结稳定后，关闭排水阀，施加
排水试验时，强度包线为斜线 时，强度包线同砂土，为通过原点的线
对于砂土，粘聚力为0，三轴剪切的应力圆的强度包线通过原点
3131sin σσσσϕ+-=
，有效内摩擦角u
2sin 3131-+-=σσσσϕι
对于超固结饱和粘土的不固结不排水，当固结不排水的cu cu C ,,3ϕσ已知时，不固结不排水的抗剪强度ο
σσ2
31-=
u
c ，
()cu
cu
u cu c ϕϕϕσσsin 1cos 2sin 131-⨯++⨯=
当固结不排水的cu ϕσσ,,31已知时，()()
cu
cu cu cu c ϕϕσϕσcos 2sin 1sin 131⨯+⨯--⨯=
正常固结饱和粘土三种试验强度包线比较 超固结饱和粘土强度包线比较
=。

土力学三轴试验土力学三轴试验三轴试验中土的剪切性状分析摘要：按剪切前的固结状态和剪切时的排水条件分为三种：不固结不排水剪，固结不排水剪，固结排水抗剪。

文中将讨论正常固结饱和黏性土在剪切时将具有不同的强度特性。

关键词：不固结不排水抗剪强度，固结不排水抗剪强度，固结排水抗剪强度作者简介：Triaxial shear Characters of Middle-earthLI Jia-chun（shanghai University，department of civil engineering，08124240）Abstract: Consolidation by the state before shear and shear when the drainage is divided into three types: non-consolidated undrained shear, consolidation undrained shear, consolidated drained shear. This article will discuss the normally consolidated saturated clay in the shear strength will have different characteristics.Key words: non-consolidated undrained shear, consolidation undrained shear, consolidated drained shear.0 引言广义黏性土包括粉土，黏性土。

黏性土的抗剪强度远比无粘性土复杂。

要准确掌握原状土的强度特性，也就非常困难。

对土的强度研究，大多数用均匀的重塑土。

原状土和重塑土之间在结构上和应力历史存在重大差异，且原状土的取样扰动对其实际强度也有较大影响。

按剪切前的固结状态和剪切时的排水条件分为三种：不固结不排水剪，固结不排水剪，固结排水抗剪。

三轴剪切试验第一节 概述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。

第二节 试验原理和计算公式三轴剪切试试样为圆柱状如图11-1。

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。

不同类型的三轴剪切试验加载过程如下：一、不固结不排水剪（UU ）一组试验通常需四个试样，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=1u ∆；3、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)。

施加q 的过程中也不允许试样排水。

在加q 的过程中，量测q 的数值、由q 产生的轴向应变和孔隙水应力u=21u u ∆+∆（2u ∆为由q 产生的孔隙水应力）。

值得注意的是，《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）及其它土工试验标准中规定，对于原状土UU 试验步骤为：施加围压在不排水条件下，量测由产生的孔隙水应力u ，即试样的303σσσ∆+=一次施加，且在作用下不排水，然后施加竖向偏应力q 至试样破坏为止，在加q 的过程中量测q 、轴向应变和孔隙水应力u 。

UU 试验在剪切过程中试样的应力状态为：总应力303301σσσσσσ∆+=+∆+=q （11-1）有效压力：31333/u u u ∆-∆-=-=σσσ （11-2）由UU 试验量测得到孔隙应力系数：⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆-+==∆-=∆=∆∆=---131231)1(σσσA A B B B A A q u u q u A u B （11-3）上列各式中：;,,,;.,;,,,2132133131u u u q u u q u ∆+∆=∆----∆∆+∆----∆∆---剪量过程中孔隙水应力产生的孔隙水应力增量分别为主应力增量分别为大主应力增量小小主应力和孔隙水应力分别为大主应力σσσσσσA ，.,,数分别为四个孔隙应力系-----B B A二、固结不排水剪（CU ）先给四个试样施加不同的围压，让试样在作用下固结排水（该步骤为将施加初始固结应力和围压增量两步合并），在作用下试样固结完成后，施加轴向偏听偏应力q。

表1 建筑实验室粘性土在不同含水率下的基本物理性质表2 银珠小区粘性土在不同含水率下的基本物理性质含水率/%261810含水率/%261810密度/(g/cm 3)1.911.861.82密度/(g/cm 3)1.921.881.80比重2.702.702.71比重2.692.702.70孔隙比0.7620.7160.638孔隙比0.8100.6580.625饱和度/%896132饱和度/%867233液限/%31.828.728.7液限/%30.828.728.8塑限/%18.816.416.4塑限/%18.217.617.2土的三轴剪切试验及抗剪参数计算赵中源，马国（西北矿冶研究院，甘肃白银 730900）摘 要： 为了准确计算银珠小区粘性土的抗剪参数，以三轴剪切试验为基础，采用摩尔—库伦破坏准则，推导粘性土粘聚力c 和内摩擦角φ与含水率W 的近似关系。

计算得出，当含水率在10%~26%范围内时，粘聚力与含水率的关系为，内摩擦角与含水率的关系为。

为银珠小区工程建筑设计和施工提供了依据。

关键词： 粘性土；三轴剪切试验；抗剪参数；粘聚力；含水率中图分类号：TU 41 文献标识码：A 文章编号：2095-8412 (2019) 04-066-05工业技术创新 URL : http: // DOI : 10.14103/j.issn.2095-8412.2019.04.012引言土的抗剪参数是反映土在三轴受力状态下力学性能的主要指标，对工程设计和施工有着重要的意义[1-4]。

工程中，一般采用三轴剪切试验获取土的抗剪参数。

由于剪切面不是固定的，因此通过三轴剪切试验能够真实反映土在工程状态下的三轴受力，获得与实际较为接近的抗剪参数，以便于土体的稳定性分析[5-6]。

含水率对土的抗剪参数的影响十分显著。

在不同的含水率下，土体的强度特征往往也表现不同。

本文同时对建筑实验室和白银银珠小区（以下简称“银珠小区”）采集的粘性土进行三轴剪切试验，探寻土的抗剪参数在不同含水率条件下的变化规律，以期为银珠小区工程设计和施工提供依据。