摘要:测定土体的抗剪强度方法有较多,其中,三轴压缩试验被公认为是相对较为有效和完善的方法。同普通的直剪试验相比,三轴压缩试验有很多的优点,一方面可对试验过程中试样的排水条件进行有效的控制;另一方面能够测试土样固结和排水过程中的孔隙水压力,同时还具有土体试样内应力分布均匀的优点。通过工程实际经验和大量数据总结,可以看出三轴压缩试验可以实现不同条件下土的抗剪强度指标以及变形参数的测定。文章通过分析和研究土的静三轴压缩试验,并根据在试验过程中排水条件的差异和实际需要,将静三轴试验主要分为了固结排水剪(CU)、不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)这三种类型。
关键词:土;静三轴;试验;分析
Pick to: determine the shearing strength of soil method has more, among them, the triaxial compression test is considered to be relatively effective and perfect method. With ordinary direct shear tests than triaxial compression test has a lot of advantages, on the one hand, but of the test process of the drainage condition of the effective control; On the other hand can test the soil sample and drainage consolidation in the process of pore water pressure, and the soil sample also has the advantages of internal stress distribution uniformity. Through the practical engineering experience and a large number of summary data, we can see that the triaxial compression test can realize the different conditions of soil shear strength parameters and deformation of the parameters were determined. In this paper, through analysis and research of the static soil triaxial compression test, and according to the test process in drainage condition, and the difference of the actual need, will the static triaxial test are divided into the drainage consolidation (CU), don't cut the consolidated undrained cut (UU), consolidated undrained cut (CU), the three types.
Key words: soil; Static three axis; Test; analysis
中***分类号:C33文献标识码:A 文章编号:
土的承载能力的测定主要依赖于土的强度指标,因此在工程实际建设中,土的抗剪强度指标的正确测量对工程的施工与设计,都有着重大的意义。当前,土体的抗剪强度检测主要的办法之一就是三轴压缩试验,尤其对于高层建筑而言,进行地质勘查作业时,更需要采用三轴压缩试验对原状土的抗剪强度指标进行检测。随着社会和经济的进步,越来越多的高层建筑出现,同时也就扩大了三轴压缩试验的应用范围。因此,加强对土体静三轴压缩试验的分析和探讨,对推动其不断完善和加强在工程建设中的应用,都有着重要的现实意义。
一、土的静三轴试验基本原理
三轴压缩试验是以摩尔—库仑强度理论为依据而设计的三轴向加压的剪力试验,也是测定土体的抗剪强度非常有效的方法。它的基本原理是,土体在某一固定周围压力σ3的作用下,并逐渐增加轴向压力σ1,直到土体受到剪切破坏为止,并据此作出一个极限应力圆,这种极限应力圆也被称为摩尔圆。通常在试验中,使用同一土样的3~4个试件分别在不同的周围压力σ3下进行试验,以得到一组极限应力圆,见下***1中的圆Ⅰ、圆Ⅱ和圆Ⅲ。然后再作出这些极限应力圆的公切线,即为该土体的抗剪强度包络线,以此得到土样的抗剪强度指标。土的静三轴试验基本原理***如下***1所示。
***1土的静三轴试验基本原理***
土的静三轴试验是一种测定土体抗剪强度的较为完善和有效的室内试验方法。它不仅可以通常对排水条件的严格控制,测量土体内的孔隙水压力,而且其土体试样中的应力状态也较为明确,往往破坏时破裂面也是土体的最薄弱处。同时,利用土的静三轴试验能良好的模拟出建筑物地基和建筑物自身的特点,并以此根据相应设计施工的不同要求,而确定出试验方法。因此,该试验对高层建筑、深层地基、重型厂房、道路桥梁与交通航务等工程的建设都具有非常重要的意义。
二、土的静三轴试验具体方法应用
对应于直接剪切试验的快剪、固结快剪和慢剪试验,三轴压缩试验按剪切前的固结程度和剪切时的排水条件,分为固结排水剪试验(CU)、不固结不排水剪试验(UU)和固结不排水剪(CD)这三种试验方法:
1、固结排水剪试验(CD)
固结排水剪试验是指在整个固结排水试验的过程中,让土体试样排水充分,即是使其在某一固定围压的作用下排水固结。进而在排水充分完成的条件下,轴向压力加大直至土体受到剪切破坏。在试验过程中,通过测读排水量以计算出试样的体积变化,并同时测得有效应力的抗剪强度指标,。
2、不固结不排水剪试验(UU)
这种试验方法是施加竖向偏应力q和周围应力,在整个试验过程中,直到土体破坏为止,均不允许进行试样排水,以保证土体在开始加压到土体试样破坏的过程中,土体的含水量以及孔隙水压力的稳定。通常对饱和土体试样的实验,可测得总应力抗剪强度指标,和孔隙水压力系数。在增加竖向偏应力q 的过程中,量测出q 的数值,并测得由q 产生的轴向应变和孔隙水应力参数u。
3、固结不排水剪试验(CU)
这种实验方法是当土体试样在施加周围压力时,允许试样进行充分排水,待固结稳定以后,再保持在不排水的条件下施加轴向压力,直到土体受到剪切破坏为止。同时,在受到剪力的过程中,测得土体的孔隙水压力参数u,还可以测得总应力抗剪强度指标、,以及有效应力抗剪强度指标、。
三、土体试样的制备和饱和
1、土体试样的制备
在土的静三轴试验之前,应先将试样制成圆柱形形状。试样的直径通常选用39.1毫米、61.8毫米和101毫米,相对应的试样高度分别为80毫米、150毫米和200毫米。土体试样高度和直径的比例关系适宜在2~2.5倍之间,试样所允许最大粒径和试样直径的关系详见下表1。
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