三軸實(shí)驗(yàn)報(bào)告 精品文檔，僅供參考三軸實(shí)驗(yàn)報(bào)告 三軸試驗(yàn)報(bào)告 課 程 高等土力學(xué) 授課老師 冷伍明等 指導(dǎo)老師 彭老師 學(xué)生姓名 劉 瑋 學(xué) 號(hào) 114811134 專 業(yè) 隧道工程 目 錄 1 、試驗(yàn)?zāi)康?.1 2 、儀器設(shè)備 .1 3 、試樣制備步驟 .1 4 、試樣得安裝與固結(jié) .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(xiàng) .9 7 、總結(jié) .9 1 、試驗(yàn) 目得 (1）、三軸壓縮試驗(yàn)室測(cè)定圖得抗剪強(qiáng)度得一種方法,它通過(guò)用 34 個(gè)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(jìn)行剪切直至破壞;然后根據(jù)摩爾-強(qiáng)度理論，求得土得抗剪強(qiáng)度參數(shù);同時(shí)還可求出鄧肯-張模型得其它 6 個(gè)參數(shù)。 (2）、本試驗(yàn)分為不固結(jié)不排水剪();固結(jié)不排水剪(或）與固結(jié)排水剪()等 3種試驗(yàn)類型。本次試驗(yàn)采用得就是固結(jié)排水剪（）。 2 、儀器設(shè)備 本次實(shí)驗(yàn)采用全自動(dòng)應(yīng)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(cè)量系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),試驗(yàn)機(jī)等。 3 、試樣制備 步驟 （1）、本次試驗(yàn)所用土屬于粉粘土，采用擊實(shí)法對(duì)擾動(dòng)土進(jìn)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(guò)篩，測(cè)定風(fēng)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(shí),使含水率均勻。取出土料復(fù)測(cè)其含水率。 （3）、擊樣筒得內(nèi)徑應(yīng)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(yīng)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(shí),本次試驗(yàn)為粉粘土，分 5 層擊實(shí).各層土料質(zhì)量相等.每層擊實(shí)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(jìn)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(hào) 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、5 15、75% 6b0503 10、51 23、74 21、91 16、0 試驗(yàn)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(shí),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(wú)水得抽氣缸內(nèi),進(jìn)行抽氣,當(dāng)真空度接近當(dāng)?shù)?1 個(gè)大氣壓后,應(yīng)繼續(xù)抽氣 1 個(gè)小時(shí)。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(jié) (1）、開孔隙壓力閥及量管閥,使壓力室底座充水排氣，并關(guān)閥。將透水板滑入壓力室底座上。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。可開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(guān)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。 （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(shí),立刻停止注水，并關(guān)閉排氣孔。 （6)、關(guān)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(yīng)與工程實(shí)際荷載相適應(yīng)，并盡可能使最大周圍壓力與土體得最大實(shí)際荷載大致相等。也可按 100、200、300、400kPa 施加。 （7)、打開主機(jī)與電腦，通過(guò)主機(jī)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(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，選擇好試驗(yàn)參數(shù)，然后點(diǎn)擊開始試驗(yàn)，試驗(yàn)則進(jìn)入飽與度判斷狀態(tài),當(dāng)飽與度達(dá) 95%以上時(shí)自動(dòng)進(jìn)入固結(jié)狀態(tài)，當(dāng)試樣固結(jié)度達(dá) 95%時(shí)自動(dòng)再進(jìn)入剪切狀態(tài)。 （9)、剪切出現(xiàn)峰值后，或達(dá)到相應(yīng)得應(yīng)變,試驗(yàn)便自動(dòng)結(jié)束。卸除壓力，在進(jìn)行下一圍壓下得試驗(yàn).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(jì)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(yàn)常數(shù)。 (2）、切線泊松比按下列兩式計(jì)算: （2） (3） 式中 試驗(yàn)常數(shù).公式(1),（2)，（3)中包含 8 個(gè)試驗(yàn)常數(shù)：、,這就就是鄧肯-張模型得 8大參數(shù)。 (3）、求得試驗(yàn)常數(shù)得得方法。 、值得求得 繪制出不同圍壓下得摩爾應(yīng)力圓,則、值可由圖 1 中得截距與斜率求得。 圖 圖 1 固結(jié)排水剪強(qiáng)度包線 由于本次試驗(yàn)采用得就是全自動(dòng)得土工試驗(yàn)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(dòng)計(jì)算出=18 、7 ，=31 、9 。 求得： 鄧肯張雙曲線模型得本質(zhì)在于假定土得應(yīng)力應(yīng)變之間得關(guān)系具有雙曲線性質(zhì)，見圖 2。 圖 圖 2 雙曲線應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 雙曲線關(guān)系式： （4) 變換縱坐標(biāo)關(guān)系式: (5） 式中 -初始切線模量得倒數(shù)； -主應(yīng)力差漸近值得倒數(shù)。 變換坐標(biāo)得雙曲線見圖 3。 圖 圖 3 變換坐標(biāo)得雙曲線 由與即可求得初始切線模量與主應(yīng)力差得漸近值。 按下式計(jì)算破壞比: （6） 式中 主應(yīng)力差得破壞值，kPa; -主應(yīng)力差得漸近值，kPa。 由 TgWin 系統(tǒng)自動(dòng)繪制得變換坐標(biāo)得雙曲線見圖 4: 圖 圖 4 變換坐標(biāo)得雙曲線 TgWin 系統(tǒng)自動(dòng)計(jì) 算出=0 、755 。 、得求得 初始切線模量與固結(jié)壓力有以下關(guān)系： （7) 式中 大氣壓力,kPa。 、由曲線確定（見圖 5)。 lgEi/Palg /Pan1lgk3 圖 圖 5 關(guān)系曲線 由 TgWin 系統(tǒng)自動(dòng)繪制得關(guān)系曲線如下： 圖 圖 6 關(guān)系曲線 由上圖易知，=202、7,=0、114。 得求得 假定軸向應(yīng)變與側(cè)向應(yīng)變成雙曲線關(guān)系（見圖 7)即： （8） 變換縱坐標(biāo),如圖 8: （9） 式中 初始切線泊松比; -軸向應(yīng)變漸近值得倒數(shù)。 圖 圖 7 雙曲線主應(yīng)變關(guān)系 圖 圖 8 變換縱坐標(biāo)得雙曲線 從上圖中可求得、值。 由 TgWin 系統(tǒng)自動(dòng)繪制得變換縱坐標(biāo)得雙曲線見圖 9: 圖 圖 9 變換縱坐標(biāo)得雙曲線 TgWin 系統(tǒng)計(jì)算得 D=0、000。 、得求得 繪制與關(guān)系曲線(見圖 10）： （10） 式中 不同作用下得初始孔隙比； 、由關(guān)系曲線求得。 圖 圖 10 關(guān)系曲線 而由 TgWin 系統(tǒng)自動(dòng)繪制得關(guān)系曲線見圖 11: 圖 圖 11 關(guān)系曲線 TgWin 系統(tǒng)處理得 G=0、500，F(xiàn)=0、000。通過(guò)上面得 5 個(gè)步驟就可求得鄧肯張模型得 8 大參數(shù)。 (4)本次試驗(yàn)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 、注意事項(xiàng) (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(guò)一次孔徑 2mm得篩,并測(cè)含水率; （2）制樣時(shí)，每層擊實(shí)后一定要將表面刨毛,這樣有利于土樣得整體完整，在試驗(yàn)過(guò)程中也可減少出現(xiàn)斷樣得情況; (3）每個(gè)土樣制好后一定要脫模，然后裝入另一個(gè)飽與器; （4)抽氣飽與時(shí)，時(shí)間要足夠，且蒸餾水一定要淹沒飽與器,否則可能會(huì)出現(xiàn)土樣達(dá)不到飽與度得要求; (5)拆樣時(shí)，要注意飽與器得三片鐵片只能上下移動(dòng),不能垂直于土樣軸線前后移動(dòng)； (6）裝樣時(shí),排氣要充分且不能讓土樣斷裂,同時(shí)要注意各個(gè)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(yīng)變關(guān)系曲線不正確.（7）試驗(yàn)完成后，要注意還原實(shí)驗(yàn)室得清潔衛(wèi)生，以方便后面得同學(xué)進(jìn)行試驗(yàn)，完成好后期工作,并整理試驗(yàn)報(bào)告.7 、總結(jié) 在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,彭老師給予我們細(xì)致而耐心得指導(dǎo)。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟都詳細(xì)指導(dǎo),親自示范,讓每個(gè)學(xué)生都能夠自己動(dòng)手,非常感謝彭老師！彭老師為人隨與熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。通過(guò)本次試驗(yàn)，我不但熟悉了三軸試驗(yàn)得試驗(yàn)過(guò)程，也對(duì)鄧肯模型得 8 大參數(shù)也有了進(jìn)一步得認(rèn)識(shí),相信通過(guò)本次試驗(yàn)，對(duì)我們今后得學(xué)習(xí)、工作都會(huì)有所幫助。