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实验十 三轴剪切试验一、概述三轴剪切试验是测定土的抗剪强度的主要方法之一。
它通常用3~4个圆柱形试样分别在不同的围压下施加轴向压力对试样进行剪切，直至破坏，然后根据摩尔——库伦理论，求得土的抗剪强度指标φ和c 。
根据排水条件的不同，三轴剪切试验可分为不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)三种试验方法。
不固结不排水剪试验，在施加周围压力σ3和轴向偏应力（σ1-σ3），直至试样剪坏的整个过程中，均不允许试样排水固结，即不让孔隙水压力消散。
固结不排水剪试验，在施加周围压力时，允许试样充分排水固结；在施加偏应力时，不允许排水至试样剪坏。
固结排水剪试验，在施加周围压力和轴向偏应力，直至试样剪坏的整个过程中，使试样充分排水固结。
这里只介绍饱和试样的固结不排水剪试验。
二、试验原理三轴试验采用圆柱形试样，对试样在空间三个坐标方向上施加压力。
试验时先通过压力室有压液体，使试样在三个轴向受到相同的周围压力σ3，并维持整个试验过程不变。
然后通过活塞杆向试样施加垂直轴向压力，直到试样剪坏。
若由活塞杆所加的试样破坏时的压力强度为q ＝σ1-σ3，小主应力是周围压力σ3。
由一个试样所得的σ1和σ3，可以绘制一个极限应力圆。
若干个试样，可得在不同周围压力作用下，试样剪坏时的最大主应力，从而可绘制若干个极限应力圆，作这些应力圆的公切线，便是土的抗剪强度包线，由此包线可求得强度指标c 和φ，附图10.1所示。
三、仪器设备 1、常用的三轴剪切仪，按施加轴向压力方式的不同，分为应变控制式和应力控制式两种。
2、应变控制式三轴仪见附图10.9所示。
包括压力室、轴向加压设备、施加周围压力系统、体积变化和孔隙压力量测系统等。
3、附属设备：击实筒、饱和器、切土盘、切土器和切土架、分样器、承膜筒、天平、量表、橡皮膜等。
附图10.1 抗剪强度包线附图10.2 原状土分样器 1.钢丝架；2一滑杆；3一底座附图10.3 对开圆膜 1.压力室底座；2.透水石；3.制样圆模；4.圆箍；5.橡皮膜；6.橡皮圈附图10.4 承膜筒 1.压力室底座；2.透水石；3.试样；4.承膜筒；5.橡皮膜；6.上帽附图10.5 击实器1.环；2.位螺丝；3.杆；4.击锤；5.底板附图10.6 饱和器1.土样筒；2.紧箍；3.夹板；4一拉杆；5.透水石1.轴2.上盘3.下盘附图10.8 切土器1.土样2.切土器3.支架四、试验步骤1、使用前三轴剪切仪应进行检查(1)周围压力的精度要求达到最大压力的土1％，测读分值一般应为5kPa ，根据试样强度的大小，选择不同量程的量力环，使最大轴向压力的精度不小于1％。
土的抗剪强度三轴压力实验流程以及优点
内容:
土的抗剪强度是评价土体强度的一个重要指标。
为了测试土体的抗剪强度,通常采用三轴压力实验。
三轴压力实验的基本流程如下:
1. 取样:采用无扰动采样获得代表性的土样。
2. 处理样品:将土样制成三轴试验规定的圆柱形试件,两端平整,侧面涂油。
3. 饱和样品:将试件放入三轴仪的样品室内,从下端灌入水使试件饱和。
4. 固结:关闭排水,加载轴向压力使试件达到所需的初始应力状态并固结。
5. 剪切:保持轴向压力不变,逐步加载横向压力使试件发生剪切破坏。
记录各阶段的应变和位移。
6. 分析:根据加载过程中试件的应力和应变关系,绘制应力-应变曲线和抗剪强度包线,计算抗剪强度参数。
三轴压力实验的优点:
1. 可以准确控制和测量各向应力状态。
2. 可以获得土体抗剪强度的重要参数:粘聚力和内摩擦角。
3. 可通过改变固结压力模拟土体不同的初始应力状态。
4. 可通过饱水和排水条件模拟土体的饱水和不饱水状态。
5. 试验设备成熟,测试过程可靠,结果准确。
6. 可通过不同条件的试验对比分析土体抗剪强度的各种影响因素。
综上,三轴压力实验是获得土体抗剪强度参数的标准实验方法,对于土工 engineering 和地基基础设计具有重要意义。
土工试验直接剪切试验和三轴剪切试验的优缺点和适用范围土工试验直接剪切试验和三轴剪切试验的优缺点和适用范围摘要：在建筑工程中，土的抗剪强度测试是一项十分重要的工作，土的抗剪强度关系到工程地基的稳定性与工程结构的稳固性。
当前常用的土的抗剪强度测试方法有直接剪切试验以及三轴压缩试验。
本文联系实际，对这两种试验方法的原理、优缺点与适用范围进行分析论述，以供参考。
关键词：土的抗剪强度；直接剪切试验；三轴剪切试验土的抗剪强度指的是土体抵抗剪切破坏的极限能力，抗剪强度是土的一大重要力学性质。
土的的抗剪强度并非固定不变，它是不断变化的，且这一变化具有规律。
研究证明，在土的破裂面上，抗剪强度随法向应力增长。
在测试土的抗剪强度时，要根据土的受力方式以及受力面选择相应的测试方法与仪器，方能保证测试结果科学准确【1】。
下面就土工试验直接剪切试验和三轴剪切试验的优缺点与适用范围做具体分析。
1土的直接剪切试验所谓直接剪切试验，是指直接在某一预定的面上剪切土的试件，在剪切过程中记录、测算这一预定面的抗剪强度与剪应力。
在进行土的直接剪切试验时，最常用的仪器是应变控制式直剪仪。
在试验时，通过该仪器向试样的预定面施加法向应力，等速推动下盒，试样在沿上下盒之间的水平面上受剪切直到被破坏。
试验过程中的剪应力通过与上盒接触的量力环确定。
在试验过程中，随着法向应力的增加会出现剪切位移，且剪切位移与剪应力之间会产生一个关系曲线，借助这一关系曲线了解试样在受剪切破坏时其性能的变化。
当前，直接剪切试验被具体分为不排水剪切试验也称为快剪试验、固结不排水剪切试验也称为固结快剪试验以及慢剪试验等几种。
这三种剪切试验的不同点是剪切时的排水条件、土的固结程度以及剪切加荷速度不同。
通过土的直接剪切试验可知，当剪应力与剪切位移关系曲线中有明显的峰值或是稳定值时，取其作为抗剪强度破坏值，此时试样发生的是脆性破坏。
随着剪切位移发生变化，剪应力不断增长，峰值消失或是峰值不再稳定，此时的剪切强度破坏值一般是取剪切位移为4mm 时的剪应力。
三轴剪切试验的三种方法
三轴剪切试验是一种用于测试材料弹性、强度和塑性的试验方法,一般有三种不同的试验方法:
1. 自由落体试验:该试验方法是最简单的试验方法之一,通过在材料上施加重力来测试其弹性和强度。
自由落体试验通常在实验室中使用,可以通过测量落点的高度和位移来估算材料的弹性和强度。
2. 抛射试验:该试验方法是通过在材料上施加弹性波或冲击波
来测试其强度和弹性的试验方法。
这种试验方法通常用于测试材料的弹性和塑性,可以通过测量冲击能量、冲击时间和冲击频率等参数来估算材料的弹性和强度。
3. 压力试验:该试验方法是通过施加压力来测试材料的强度和
其他性能的试验方法。
压力试验通常包括三种不同的类型:拉伸试验、压缩试验和剪切试验。
拉伸试验是指向材料施加弹性力,以测量其长度的伸展。
压缩试验是指向材料施加压力,以测量其体积的压缩。
剪切试验是指向材料施加剪切力,以测量其破坏性质和强度。
这三种试验方法通常有各自的优缺点和适用范围,根据具体的应用场景选择最合适的方法即可。
三轴剪切试验操作规程1、将仪器放在固定位置上，调平仪器。
2、试验前应在各齿轮处加少量机油润滑，打开电源预热20分。
3、三轴试验根据排水情况分为三种类型：即不固结不排水(UU)试验、固结不排水剪（CD）测孔隙水压力(CU)试验和固结排水剪(CD)试验已适用不同工程条件而进行强度指标测定。
4、三轴试验必须制备3个以上性质相同的式样，在不同周围压力下进行试验。
周围压力宜根据工程实际试验要求确定。
5、应变控制式三轴仪由压力式、轴向加压设备、周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力系统、轴向变形和体积变化测量系统组成。
6、附属设备：包括击样器、饱和器、切土器、原状土分样器、切土盘、承膜筒和对开圆膜7、在压力室的底座上，依次放上不透水板、试样及不透水试样帽，将橡皮膜筒套在试样外，并用橡皮圈将橡皮腊两端与此同时底座及试样帽分别扎紧。
8、将压力室罩顶部活塞提高，放下压力室罩，将活塞对准试样中心，并均匀地拧紧底座连接螺母。
向压力室注满纯水待压力室顶部排气孔有水溢出时，拧紧排气孔，并将活塞对准测力计和试样顶部。
9、按电控柜面板的围压设定，设置试验需要的围压值，将离合器调到空位，转动空挡手轮，当试样帽与活塞及测力计接触，装上变形指示计，将测力计和变形指示计调至零位。
10、输入工程编号、土样编号、试验方法，剪切速率。
11、关排水阀，开周围压力阀，施加周围压力，开始剪切。
12、试验结束后，关电动机，关周围压力阀，脱开离合器将离合器调至于粗位，转动粗调手轮，将压力室降下，打开排气孔，排除压力室内的水，拆卸压力室罩，拆除试样。
关掉电源，擦洗仪器。
山西春晖工程质量检测有限责任公司。
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
=。
试验九三轴剪切试验一、概述三轴剪切试验是试样在某一固定周围压力下 逐渐增大轴向压力 直至试样破坏的一种抗剪强度试验 是以摩尔-库仑强度理论为依据而设计的三轴向加压的剪力试验。
三轴剪切试验是测定土体抗剪强度的一种比较完善的室内试验方法 通常采用3~4个圆柱形试样 分别在不同的周围压力下测得土的抗剪强度 再利用摩尔-库仑破坏准则确定土的抗剪强度参数。
三轴剪切试验可以严格控制排水条件 可以测量土体内的孔隙水压力 另外试样中的应力状态也比较明确 试样破坏时的破裂面是在最薄弱处 而不像直剪试验那样限定在上下盒之间 同时三轴剪切试验还可以模拟建筑物和建筑物地基的特点以及根据设计施工的不同要求确定试验方法 因此对于特殊建筑物 构筑物 、高层建筑、重型厂房、深层地基、海洋工程、道路桥梁和交通航务等工程有着特别重要的意义。
二、试验方法根据土样固结排水条件和剪切时的排水条件 三轴试验可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 以及K0固结三轴试验等。
以下仅对不固结不排水剪 UU 试验进行详细介绍。
1、不固结不排水剪试验 UU试样在施加周围压力和随后施加偏应力直至剪坏的整个试验过程中都不允许排水 这样从开始加压直至试样剪坏 土中的含水量始终保持不变 孔隙水压力也不可能消散 可以测得总应力抗剪强度指标cu υu。
2、固结不排水剪试验 CU试样在施加周围压力时 允许试样充分排水 待固结稳定后 再在不排水的条件下施加轴向压力 直至试样剪切破坏 同时在受剪过程中测定土体的孔隙水压力 可以测得总应力抗剪强度指标ccu υcu和有效应力抗剪强度指标c’ υ’。
3、固结排水剪试验 CD试样先在周围压力下排水固结 然后允许试样在充分排水的条件下增加轴向 压力直至破坏 同时在试验过程中测读排水量以计算试样体积变化 可以测得有效应力抗剪强度指标cd υd。
4、K0固结三轴剪切试验常规三轴试验是在等向固结压力 σ1=σ2=σ3 条件下排水固结 而K0固结三轴试验是按σ3=σ2= K0σ1施加周围压力 使试样在不等向压力下固结排水 然后再进行不排水剪或排水剪试验。
三轴不固结不排水剪切试验原理好啦，今天我们来聊聊三轴不固结不排水剪切试验，听起来是不是有点拗口？别急，慢慢来，咱们从头说起。
其实呢，这个试验的名字也许让你一听就觉得像是专门为工程师或者那些学土木的“大佬”准备的，但实话告诉你，它其实是一个超级重要的土壤测试，能帮助我们搞清楚土壤在不同条件下的强度和稳定性。
你想啊，土壤是不是能承受住咱们建筑物的重量，能不能抗得住地震这些事情，靠它就能帮大忙。
三轴试验，其实顾名思义就是土壤样本被放进一个像筒子一样的装置里，围着它的有一个外壳，我们给土壤施加压力，看看它在各种不同条件下的表现。
这个过程就像是给土壤来个“体检”，你想像下吧，这个样本就像是一个运动员，给它增加一点压力，看看它在高压下还能不能继续“跑步”。
至于“不固结不排水”呢，嘿，这两句话其实就告诉我们，试验中，咱不去做一些特殊处理，比如固结或者让水流出去，纯粹就是测它在这个状态下的自然反应。
咋说呢，就像是让运动员在不做任何热身的情况下直接上场，看看他能跑多远。
为什么要搞这个不固结不排水试验呢？其实就是为了模拟一些真实的工程环境。
比方说，咱们建筑工地上，很多土壤的状况其实都不那么理想，尤其是那些深埋在地下的土层，可能湿气都没法及时排出去，压力一大就容易变得不稳定。
你看，地震一来，楼房就得晃动，这就是因为地下的土壤没有得到“适当”处理。
如果咱们不提前搞清楚土壤到底能扛多大压力，建筑物怎么敢放心往上盖？所以，通过这个试验，咱们能更清楚地知道，在压力下，土壤会怎么样，能不能保持稳定，能不能承受建筑的重量。
这可不是小事，关系到大家的生命安全呀！试验的过程其实挺简单的：你得拿到一块土壤样本，放到试验的三轴装置里。
接着呢，给它施加不同的轴向荷载，看看它到底能忍受多少压力而不发生断裂。
然后呢，因为不排水，所以咱就不让水流出来了，这个时候土壤的孔隙水压力就会在试验过程中积累起来。
测量这个土壤在承受压力时的剪切强度和其他的物理性能。
