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1、三軸實驗報告
精品文檔,僅供參考
三軸實驗報告
三軸試驗報告 課
程
高等土力學
授課老師
冷伍明等
指導老師
彭老師
學生姓名
劉
瑋
學
號
114811134
專
業(yè)
隧道工程
目
錄 1 、試驗目得 ................................................................1
2、
2 、儀器設備 ................................................................1
3 、試樣制備步驟 ........................................................1
4 、試樣得安裝與固結 ................................................2
5 、數(shù)據(jù)處理( 鄧肯 — 張模型 8 大參數(shù)得確定) ..........2
6 、注意事項 ..................
3、..............................................9
7 、總結 ........................................................................9
1 、試驗 目得 (1)、三軸壓縮試驗室測定圖得抗剪強度得一種方法,它通過用 3~4 個圓柱形試樣,分別在不同得恒定周圍壓力下,施加軸向壓力,進行剪切直至破壞;然后根據(jù)摩爾-強度理論,求得土得抗剪強度參數(shù);同時還可求出鄧肯-張模型得其它 6 個參數(shù)。
(2)、本試驗分為不固結不排水剪();固結不排水剪(或)
4、與固結排水剪()等 3種試驗類型。本次試驗采用得就是固結排水剪()。
2 、儀器設備 本次實驗采用全自動應變控制式三軸儀:有反壓力控制系統(tǒng),周圍壓力控制系統(tǒng),壓力室,孔隙壓力測量系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),試驗機等。
3 、試樣制備 步驟 (1)、本次試驗所用土屬于粉粘土,采用擊實法對擾動土進行試樣制備,試樣直徑 39.1mm,試樣高度 80mm.選取一定數(shù)量得代表性土樣,經(jīng)碾碎、過篩,測定風干含水率,按要求得含水率算出所需加水量。
(2)、將需加得水量噴灑到土料上拌勻,稍靜置后裝入塑料袋,然后置于密閉容器內(nèi) 24 小時,使含水率均勻。取出土料復測其含水率。
5、 (3)、擊樣筒得內(nèi)徑應與試樣直徑相同。擊錘得直徑宜小雨試樣直徑,也允許采用與試樣直徑相同得擊錘。擊樣筒在使用前應洗擦干凈。
(4)、根據(jù)要求得干密度,稱取所需土質(zhì)量。按試樣高度分層擊實,本次試驗為粉粘土,分 5 層擊實.各層土料質(zhì)量相等.每層擊實至要求高度后,將表面刨毛,然后再加第 2 層土料。如此繼續(xù)進行,直至擊完最后一層,并將擊樣筒中得試樣取出放入飽與器中。
表 表 1
含水率記錄表 盒號 盒重(g)
盒加濕土重(g)
盒加干土重(g)
含水率 含水率均值 6b0084 10、52 23、15 21、45 15、
6、5% 15、75% 6b0503 10、51 23、74 21、91 16、0% 試驗要求干密度為 1.7g/cm 3 ,飽與器容積為 96cm 3 ,所以所需濕土質(zhì)量為: (g) 分 5 層擊實,則每層質(zhì)量為 37。76g。
(5)、試樣飽與:采用抽氣飽與,將裝有試樣得飽與器置于無水得抽氣缸內(nèi),進行抽氣,當真空度接近當?shù)?1 個大氣壓后,應繼續(xù)抽氣 1 個小時。抽氣完成后徐徐注入清水,并保持真空度穩(wěn)定。待飽與器完全被水淹沒即停止抽氣,并釋放抽
氣缸得真空。
4 、試樣得安裝與固結 (1)、開孔隙壓力閥及量管閥,使壓力室底座充水排氣,并關閥。將透水板滑入壓力
7、室底座上。然后放上濾紙與試樣,試樣上端亦放一濕濾紙及透水板,并在試樣周圍貼上 6 條浸濕得濾紙條,濾紙條上端與透水石相連接.(2)、將橡皮膜套在承膜筒內(nèi),兩端翻出筒外,從吸氣孔吸氣,使膜緊貼承膜筒內(nèi)壁,然后套在試樣外,放氣翻起橡皮膜得兩端,取出承膜筒。用橡皮圈將橡皮膜下端扎緊在壓力室底座上。
(3)、用軟刷子自下向上輕輕按撫試樣,以排除試樣與橡皮膜之間得氣泡??砷_啟空隙壓力閥及量管閥,使水徐徐流入試樣與橡皮膜之間,以排除夾氣,然后關閉。
(4)、開排水管閥,使水從試樣帽徐徐流出以排除管路中得氣泡,并將試樣帽置于試樣頂端。排除頂端氣泡,將橡皮膜扎緊在試樣帽上。
8、 (5)、裝上壓力室罩,開排氣孔,向壓力水充水,水從排氣孔溢出時,立刻停止注水,并關閉排氣孔。
(6)、關體變管閥及孔隙壓力閥,開周圍壓力閥,施加所需得周圍壓力.周圍壓力大小應與工程實際荷載相適應,并盡可能使最大周圍壓力與土體得最大實際荷載大致相等。也可按 100、200、300、400kPa 施加。
(7)、打開主機與電腦,通過主機給調(diào)壓筒與反壓力調(diào)壓筒充水,一般反壓力調(diào)壓筒調(diào)到 30000-40000 便可。圍壓調(diào)壓筒可注水到 60000。
(8)、在打開土工試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),選擇好試驗參數(shù),然后點擊開始試驗,試驗則進入飽與度判斷狀態(tài),當飽與度達 95%
9、以上時自動進入固結狀態(tài),當試樣固結度達 95%時自動再進入剪切狀態(tài)。
(9)、剪切出現(xiàn)峰值后,或達到相應得應變,試驗便自動結束。卸除壓力,在進行下一圍壓下得試驗.5 、數(shù)據(jù)處理( 鄧肯 — 張 模型 8 大參數(shù)得確定 )
(1)、切線模量得鄧肯-張計算公式:
(1) 式中
-—切線彈性模量,kPa;
—-周圍壓力,kPa;
-—大氣壓力,kPa;
——破壞比,數(shù)值小于 1;
-—土得內(nèi)摩擦角,()
——土得粘聚力,kPa;
——試驗常數(shù)。
(2)、切
10、線泊松比按下列兩式計算:
(2)
(3)
式中
——試驗常數(shù).公式(1),(2),(3)中包含 8 個試驗常數(shù):、、、、、、、,這就就是鄧肯-張模型得 8大參數(shù)。
(3)、求得試驗常數(shù)得得方法。
①、值得求得 繪制出不同圍壓下得摩爾應力圓,則、值可由圖 1 中得截距與斜率求得。
圖 圖 1
固結排水剪強度包線 由于本次試驗采用得就是全自動得土工試驗數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng),已不需人工讀入與處理數(shù)據(jù) ,TgWin 系統(tǒng)自動計算出=18 、7 ,=31 、9 。
②求得:
鄧肯—張雙
11、曲線模型得本質(zhì)在于假定土得應力應變之間得關系具有雙曲線性質(zhì),見圖 2。
圖 圖 2
雙曲線應力應變關系 雙曲線關系式:
(4) 變換縱坐標關系式:
(5)
式中
—-初始切線模量得倒數(shù);
—-主應力差漸近值得倒數(shù)。
變換坐標得雙曲線見圖 3。
圖 圖 3
變換坐標得雙曲線 由與即可求得初始切線模量與主應力差得漸近值。
按下式計算破壞比:
(6)
式中
——主應力差得破壞值,kPa;
-—主應力差得漸近值,kP
12、a。
由 TgWin 系統(tǒng)自動繪制得變換坐標得雙曲線見圖 4:
圖 圖 4
變換坐標得雙曲線 TgWin 系統(tǒng)自動計 算出=0 、755 。
③、得求得 初始切線模量與固結壓力有以下關系:
(7) 式中
——大氣壓力,kPa。
、由曲線確定(見圖 5)。
lgEi/Palg
/Pan1lgk3 圖 圖 5
關系曲線 由 TgWin 系統(tǒng)自動繪制得關系曲線如下:
圖 圖 6
關系曲線 由上圖易知,=202、7,=0、114。
④得求
13、得 假定軸向應變與側向應變成雙曲線關系(見圖 7)即:
(8)
變換縱坐標,如圖 8:
(9)
式中
——初始切線泊松比;
—-軸向應變漸近值得倒數(shù)。
圖 圖 7
雙曲線主應變關系
圖 圖 8
變換縱坐標得雙曲線 從上圖中可求得、值。
由 TgWin 系統(tǒng)自動繪制得變換縱坐標得雙曲線見圖 9:
圖 圖 9
變換縱坐標得雙曲線 TgWin 系統(tǒng)計算得 D=0、000。
⑤、得求得 繪制與關系曲線(見圖 10):
14、 (10)
式中
——不同作用下得初始孔隙比; 、由關系曲線求得。
圖 圖 10
關系曲線 而由 TgWin 系統(tǒng)自動繪制得關系曲線見圖 11:
圖 圖 11
關系曲線 TgWin 系統(tǒng)處理得 G=0、500,F(xiàn)=0、000。通過上面得 5 個步驟就可求得鄧肯—張模型得 8 大參數(shù)。
(4)本次試驗所求得得 8 大參數(shù)值列表如表 2: 表 表 2
鄧肯 — 張模型得 8 大參數(shù)
18、67kPa 31、95 0、755 202、7 0、114 0、000 0、500 0、000 6
15、 、注意事項 (1)為了圖樣均勻,方便制樣,配好了含水率得土一定還要再過一次孔徑 2mm得篩,并測含水率;
(2)制樣時,每層擊實后一定要將表面刨毛,這樣有利于土樣得整體完整,在試驗過程中也可減少出現(xiàn)斷樣得情況; (3)每個土樣制好后一定要脫模,然后裝入另一個飽與器; (4)抽氣飽與時,時間要足夠,且蒸餾水一定要淹沒飽與器,否則可能會出現(xiàn)土樣達不到飽與度得要求; (5)拆樣時,要注意飽與器得三片鐵片只能上下移動,不能垂直于土樣軸線前后移動; (6)裝樣時,排氣要充分且不能讓土樣斷裂,同時要注意各個閥門得開閉狀態(tài)就是否正確,否則很可能照成孔隙壓力與軸向應變關系曲線不正確.(7)試驗完成后,要注意還原實驗室得清潔衛(wèi)生,以方便后面得同學進行試驗,完成好后期工作,并整理試驗報告.7 、總結 在整個實驗過程中,彭老師給予我們細致而耐心得指導。每一個實驗步驟都詳細指導,親自示范,讓每個學生都能夠自己動手,非常感謝彭老師!彭老師為人隨與熱情,治學嚴謹細心。通過本次試驗,我不但熟悉了三軸試驗得試驗過程,也對鄧肯—模型得 8 大參數(shù)也有了進一步得認識,相信通過本次試驗,對我們今后得學習、工作都會有所幫助。