土抗剪强度试验方法.ppt

关于土的抗剪强度试关于土的抗剪强度试验方法验方法第一张，PPT共二十六页，创作于2022年6月一、室内一、室内 试验试验二、野外二、野外 试验试验抗剪强度试验抗剪强度试验 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 第二张，PPT共二十六页，创作于2022年6月 直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者是等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剪应力，后者则是对试件分速推动试样产生位移测定相应的剪应力，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。变控制式直剪仪。一、直剪试验第三张，PPT共二十六页，创作于2022年6月土样土样第四张，PPT共二十六页，创作于2022年6月第五张，PPT共二十六页，创作于2022年6月第六张，PPT共二十六页，创作于2022年6月PAST=100KPa =200KPa=300KPa fOc 1、试验原理与资料处理 ff=ctan 第七张，PPT共二十六页，创作于2022年6月通过控制剪切速通过控制剪切速率来近似模拟排率来近似模拟排水条件水条件1.1.固结慢剪：固结慢剪：施加正应力至充分固结，慢慢施加剪施加正应力至充分固结，慢慢施加剪应力：小于应力：小于0.02mm/0.02mm/分，以保证无分，以保证无超静孔压水超静孔压水2.2.固结快剪固结快剪 施加正应力充分固结在施加正应力充分固结在3-53-5分钟内分钟内剪切破坏剪切破坏3.3.快剪（不排水剪）快剪（不排水剪）施加正应力后立即剪切施加正应力后立即剪切3-53-5分钟内剪分钟内剪切破坏切破坏PSTA2、试验分类6转转/分钟慢剪分钟慢剪12转转/分钟快剪分钟快剪第八张，PPT共二十六页，创作于2022年6月PSTA3 3、试验过程中的应力变化、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，在加剪应力以前，试件处于侧限状态，2 3 k 1加剪应力加剪应力后，主应力的方向产生偏转，剪应力愈大，偏转角也愈大，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是不断交化的。所以试验过程中主应力的方向是不断交化的。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。非均匀又难确定。第九张，PPT共二十六页，创作于2022年6月直接剪切仪具有构造简单，操作方便等优点，但它存在若干缺点，主要直接剪切仪具有构造简单，操作方便等优点，但它存在若干缺点，主要有：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，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；在边缘发生应力集中现象；在剪切过程中，在剪切过程中，土样剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强度时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；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，不能量测孔隙水压力、在进行不排水试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力、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。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。由于它具有的优点，故仍为一般工程广泛采用。4.4.试验优缺点试验优缺点第十张，PPT共二十六页，创作于2022年6月l 设备简单，操作方便设备简单，操作方便l 结果便于整理结果便于整理l 测试时间短测试时间短优点优点l 试样应力状态复杂试样应力状态复杂l 应变不均匀应变不均匀l 不能精确控制排水条件不能精确控制排水条件l 剪切面固定剪切面固定缺点缺点PSTA类似试验：类似试验：环剪试验环剪试验单剪试验单剪试验第十一张，PPT共二十六页，创作于2022年6月试试样样压力室压力室压力水压力水排水管排水管阀门阀门轴向加压杆轴向加压杆有机玻璃罩有机玻璃罩橡皮膜橡皮膜透水石透水石顶帽顶帽二、二、三轴剪切试验三轴剪切试验第十二张，PPT共二十六页，创作于2022年6月第十三张，PPT共二十六页，创作于2022年6月第十四张，PPT共二十六页，创作于2022年6月 应变控制式三轴仪：周围压力系统，轴向加压系统，孔隙水压力量测系统组成 3 3 3 3 3 3 试验过程：先加周围压力 3；然后施加轴向力1=1-3，增大1直到破坏。分别做围压为100 kPa、200 kPa、300 kPa的三轴试验，得到破坏时相应的1(一）试验过程一）试验过程第十五张，PPT共二十六页，创作于2022年6月 3 3 3 3 3 3 绘制三个破坏状态的摩尔应力圆，画出它们的公切线抗剪强度包线，得到强度指标 c 与 c (1-)f(1-)f 第十六张，PPT共二十六页，创作于2022年6月v固结不排水试验（CUCU试验）不固结不排水试验（UUUU试验）抗剪强度线为水平线抗剪强度线为水平线(饱和黏性土）饱和黏性土）cd、d ccu、cu cu、u 固结排水试验（CDCD试验）（二）试验类型（二）试验类型第十七张，PPT共二十六页，创作于2022年6月固结排水试验（固结排水试验（CDCD试验）试验）1 打打开开排排水水阀阀门门，施施加加围围压压 后后充充分分固固结结，超超静静孔孔隙隙水压力完全消散；水压力完全消散；2 打打开开排排水水阀阀门门，慢慢慢慢施施加加轴轴向向应应力力差差 以以便便充充分分排排水水，避免产生超静孔压避免产生超静孔压固结不排水试验（CUCU试验）1 打打开开排排水水阀阀门门，施施加加围围压压 后后充充分分固固结结，超超静静孔孔隙隙水水压压力力完全消散；完全消散；2 关关闭闭排排水水阀阀门门，很很快快剪剪切切破破坏坏，在在施施加加轴轴向向应应力力差差 过程中不排水过程中不排水cd、d 不固结不排水试验（UUUU试验）1 关闭排水阀门，关闭排水阀门，围压围压 下不固结；下不固结；2 关关闭闭排排水水阀阀门门，很很快快剪剪切切破破坏坏，在在施施加加轴轴向向应应力力差差 过过程中不排水程中不排水cu、u ccu、cu 第十八张，PPT共二十六页，创作于2022年6月（三）优点和缺点（三）优点和缺点优点：优点：1 1 应力状态明确应力状态明确,模拟了土实际受力状态；模拟了土实际受力状态；2 2 排水条件清楚，可控制；排水条件清楚，可控制；3 3 破坏面不是人为固定的；破坏面不是人为固定的；缺点：缺点：设备相对复杂，现场无法试验设备相对复杂，现场无法试验说明：说明：3 30 0 即为即为无侧限压缩试验无侧限压缩试验,主主要用于评价土的灵敏度问题要用于评价土的灵敏度问题.第十九张，PPT共二十六页，创作于2022年6月三、无侧限压缩试验（特殊的三轴试验）三、无侧限压缩试验（特殊的三轴试验）第二十张，PPT共二十六页，创作于2022年6月只施加竖向压力只施加竖向压力（3 30 0），直至破，直至破坏。坏。破坏时的轴向压应力破坏时的轴向压应力q qu u称为称为无侧限抗无侧限抗压强度。压强度。c =0qu 由由饱和粘性土，进行不固结不排饱和粘性土，进行不固结不排水试验，其破坏包线近于一条水试验，其破坏包线近于一条水平线。水平线。第二十一张，PPT共二十六页，创作于2022年6月v原位试验，适应于测定软粘土的原位试验，适应于测定软粘土的不排水强度指标；不排水强度指标；v先钻孔到指定的土层，插入十先钻孔到指定的土层，插入十字形的探头；字形的探头；v通过施加的最大扭矩计算土通过施加的最大扭矩计算土的抗剪强度的抗剪强度四、十字板剪切试验四、十字板剪切试验第二十二张，PPT共二十六页，创作于2022年6月粘性土、C 参考值土类指 标液性指数第二十三张，PPT共二十六页，创作于2022年6月砂土的内摩擦角参考值土类土类状态状态第二十四张，PPT共二十六页，创作于2022年6月第二十五张，PPT共二十六页，创作于2022年6月感感谢谢大大家家观观看看第二十六张，PPT共二十六页，创作于2022年6月