土的抗剪强度试验与指标.ppt
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1、土的抗剪强度试验与试验指标,土工结构物或地基,土,渗透问题变形问题强度问题,渗透特性变形特性强度特性,一、室内 试验二、野外 试验,抗剪强度试验,直剪试验、三轴试验等 制样(重塑土)或现场取样 缺点:扰动 优点:应力条件清楚,易重复,十字板扭剪试验 旁压试验 原位试验 缺点:应力条件不易掌握 优点:原状土的原位强度,强度指标:,峰值强度指标与残余强度指标,抗剪强度指标,粘聚力 c内摩擦角,工程应用,三种分类方法,总应力强度指标与有效应力强度指标,直剪强度指标与三轴试验强度指标,目的,分析方法,试验方法,应力应变状态,直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种,前者是等速推动试样产生位移测定相应的
2、剪应力,后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移,目前我国普遍采用的是应变控制式直剪仪。,一、直剪试验,土样,A,1、试验原理与资料处理,f,f=ctg,通过控制剪切速率来近似模拟排水条件,1.固结慢剪:施加正应力充分固结慢慢施加剪应力:小于0.02mm/分,以保证无超静孔压水2.固结快剪施加正应力充分固结在3-5分钟内剪切破坏3.快剪(不排水剪)施加正应力后立即剪切3-5分钟内剪切破坏,2、试验分类,6转/分钟慢剪12转/分钟快剪,试验过程中的应力变化,在加剪应力以前,试件处于侧限状态,23 k 1,加剪应力后,主应力的方向产生偏转,剪应力愈大,偏转角也愈大,所以试验过程中主应力的方向
3、是不断交化的。,在试验资料的分析中,假定试件中的剪应力均匀分布,但事实上并非如此。当试件被剪破时,靠近剪力盒边缘的应变最大,而试件的中间部分的应变相对要小得多,剪切面附近的应变又大于试件顶部和底部的应变。所以,在剪切过程中,特别是在剪切破坏时,试件内的应力和应变,既非均匀又难确定。,直接剪切仪具构造简单,操作方便等优点,但它存在若干缺点,主要有:剪切面限定在上下盒之间的平面,而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏;剪切面上剪应力分布不均匀,土样剪切破坏时先从边缘开始,在边缘发生应力集中现象;在剪切过程中,土样剪切面逐渐缩小,而在计算抗剪强度时却是按土样的原截面积计算;试验时不能严格控制排水条件,不能量
4、测孔隙水压力、在进行不排水剪切时,试件仍有可能排水,特别对于饱和粘性土。由于土的抗剪强度受排水条件的影响显著,故试验结果不够理想。但由于它具有的优点,故仍为一般工程广泛采用。,设备简单,操作方便 结果便于整理 测试时间短,优点,试样应力状态复杂 应变不均匀 不能精确控制排水条件 剪切面固定,缺点,3.试验优缺点,类似试验:环剪试验单剪试验,f,O,f,f=ctg,4、讨论,抗剪强度指标:一般情况下,粉细砂:粘性土:,4、讨论:,=100KPa,S,=200KPa,=300KPa,f,O,试验停止的标准:,压力室,压力水,排水管,阀门,轴向加压杆,有机玻璃罩,橡皮膜,透水石,顶帽,二、三轴试验,
5、方法:首先试样施加静水压力室压(围压)1=2=3;然后通过活塞杆施加的是应力差1=1-3。,1、试样应力特点与试验方法:,特点:试样是轴对称应力状态。垂直应力z一般是大主应力;径向与切向应力总是相等r=,亦即1=z;2=3=r,强度包线,(1-)f,c,(1-)f,1,1-3,1=15%,施加围压:100kPa、200kPa、300kPa、400kPa的三轴试验,得到破坏时相应的(1-)f,2、强度包线,绘制破坏状态的应力摩尔圆,画出它们的公切线强度包线,得到强度指标 c 与,3、试验类型,固结排水试验(CD试验)1 打开排水阀门,施加围压后充分固结,超静孔隙水压力完全消散;2 打开排水阀门,
6、慢慢施加轴向应力差以便充分排水,避免产生超静孔压,固结不排水试验(CU试验)1 打开排水阀门,施加围压后充分固结,超静孔隙水压力完全消散;2 关闭排水阀门,很快剪切破坏,在施加轴向应力差过程中不排水,cd、d,不固结不排水试验(UU试验)1 关闭排水阀门,围压下不固结;2 关闭排水阀门,很快剪切破坏,在施加轴向应力差过程中不排水,cu、u,ccu、cu,1=1,d=,=,f=f,(1)试验条件,总应力指标与有效应力指标一致:,cd=c,破坏面位置:,1)固结排水试验,施加围压充分固结施加(1-)时,排水阀门始终打开,速度慢足以使孔压消散始终u=0,=-u=,v,轴向应力渐进增加,体应变是体缩,
7、最终二者均趋于稳定,(2)松砂与正常固结粘土试验曲线与强度包线,=,f=f,思考题:正常固结粘土包线为什么过原点?,1)固结排水试验,实验室的正常固结粘土:有效固结压力0 等于先期固结压力p。,地基中的正常固结粘土:z z p取回室内,如 c z,不再是正常固结土。,f,“正常固结粘土”,(2)松砂与正常固结粘土试验曲线与强度包线,1)固结排水试验,抗剪强度指标有时失去其物理意义,而变成计算参数的含义,z,固结压力为0的正常固结粘土:当正常固结粘土试样的固结压力为0时,亦即其历史上的最大固结压力是0处于泥浆状态,抗剪强度为0。,c=0是否意味着正常固结粘土无粘聚力?粘聚力随增加而增加,v,v表
8、示体缩v0表示体胀(剪胀),应力应变关系软化,体应变剪胀,峰值强度,残余强度,(3)密砂试验曲线与强度包线,峰值强度,残余强度,f,密砂强度包线,密砂应力应变关系曲线,1)固结排水试验,v表示体缩v0表示体胀(剪胀),超固结粘土强度包线,超固结粘土应力应变关系曲线,(4)超固结土试验曲线与强度包线,1)固结排水试验,应力应变关系软化,体应变剪胀,c0,e,p,强度包线,f,p,土的压缩曲线,(5)超固结粘土+正常固结粘土强度包线,p,正常固结粘土;p,超固结粘土,1)固结排水试验,小结,松砂与正常固结粘土试验曲线与强度包线:应变硬化与体积收缩,cd=0;密砂试验曲线与强度包线:应变软化与剪胀性
9、,cd=0;超固结粘土试验曲线与强度包线:应变软化与剪胀性,cd与d;超固结粘土+正常固结粘土的强度包线:折线 c0 的直线近似,1)固结排水试验,2)固结不排水试验,强度指标:ccu,cu;c,(1)试验条件(2)正常固结粘土固结不排水试验曲线与强度包线(3)超固结粘土固结不排水试验曲线与强度包线(4)固结不排水三轴试验确定的强度指标,(1)试验条件施加围压充分固结施加(1-)时,阀门关闭,可连接孔压传感器,量测剪切过程中产生的超静孔隙水压力 uu0,=-u,量测孔隙水压力,2)固结不排水试验,剪切过程中的超静孔隙水压力u对于饱和土试样:孔压系数B=1.0 u=BA(=A(对于剪切过程中无体
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- 关 键 词:
- 强度 试验 指标
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