塑封压缩直剪试验课件Word格式文档下载.docx
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4．在压缩仪的固结容器内装入装有试样的环刀（刀口向下），土样两端应贴上洁净而湿润的滤纸，再将导向环置于固结容器内，然后放上透水石和传压活塞以及定向钢球。
5．将装有土样的固结容器准确地放在加荷横梁的中心，杠杆加荷式压缩仪应调整杠杆平衡，并为保证试样与容器上下各部件之间接触良好（可施加不超过lkPa预压荷重同时使各部件之间密合）。
6．调整百分表初读数，按工程需要确定加荷等级和测定项目以及试验方法。
7．一般工程的加荷等级可采用50，100，200，400，800，1600，3200kPa，最后一级荷重应大于土层的自重应力与附加应力之和的100～200kPa。
对于特殊要求的试验，如高层建筑、重型厂房、海洋工程、较大的水土建筑和深层地基等，加荷等级可用12．5，25，50，100，200，300，400，600，800，1600，3200，…Ida，必要时，可再增加到6400kPa和10000kPa，或12800kPa。
当需要作回弹试验时，回弹荷重可由超过自重应力或超过先期固结压力的下一级荷重顺次卸荷至25kPa，然后再顺次加荷，一直加至最后一级荷重为止。
试验方法原则以24h施加一级荷重。
卸荷和再加荷的时间，因考虑到固结已经完成，稳定较快，因此可采用12h或更短的时间。
如果由于工期紧迫而需缩短试验周期时，也可以选择快速试验法，并进行必要修正。
8．当需要预估建筑物对于时间与变形（沉降）关系时，测定固结系数Cv。
时间读数可按6″（5″），15″，30″，1′，2′15″，4′，6′15″，9′，12′15″，16′，20′15″，25′，30′15″，36′，42′15″，149′，64′，100′，200′，400′，直到23h和24h为止或稳定。
9．试验结束后，拆除容器内各部件，取出带环刀的土样。
必要时，应揩干试样两端和环刀外壁上的水分，尽快测定试验后的密度和含水量。
注：
当土样处于地下水位以下或需要浸水时，在试样受第一级荷重后应注水浸没，而对于非饱和土样，须用湿棉纱或湿海绵覆盖于容器上面，避免水分蒸发。
（二）快速固结法试验步骤：
1．试验步骤基本同标准固结试验法步骤，只是在测记时间上仅记录每小时的沉降值和最后一级增加一次24小时稳定测记值。
2．对快速试验所得试验结果，进行必要沉降值修正。
五、实验成果：
（一）标准固结法的成果整理：
1．按下式计算试样的初始孔隙比e0、各级压力下稳定固结后的孔隙比ei：
（4－1）
2．按下式计算某一压力范围内的压缩系数av、压缩模量Es：
（4－2）
式中：
Gs―――土粒比重；
av―――某一压力范围的压缩系数MPa-1
Es―――某一压力范围的压缩模量MPa
e0、ei、ei+1―――初级、某级压力下的孔隙比
ρw―――水的密度g/cm3
ρ0―――试样的初始密度
w0―――试验的初始含水量%
∑△hi―――某级压力下试样的累计变化量cm
h0―――试样的初始高度cm
pi，pi+1―――某级压力值MPa
3．以孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标，绘制孔隙比～压力的关系曲线图：
（二）快速固结法的成果整理：
1．按下式计算试样的初始孔隙比e0、各级压力下稳定固结后的孔隙比ei：
（4－3）
（4－4）
Gs―――土粒比重；
av―――某一压力范围的压缩系数MPa-1
Es―――某一压力范围的压缩模量MPa
ρw―――水的密度g/cm3
w0―――试验的初始含水量%
∑△hi―――某级压力下试样的累计变化量修正后值cm
hi―――某一压力下固结1小时的试样变形量mm
（hn）T―――最后一级压力下达到稳定标准的变形量mm
（hn）t―――最后一级压力下固结1小时试样的变形两mm
K―――校正系数
（同上图）
六、实验记录表、绘图纸：
密度、含水量记录表
标准固结试验密度、含水量试验记
环刀号
环刀加湿土重g
环刀重g
湿密度g/cm3
盒号
盒重g
盒加湿土重g
盒加干土重g
含水量％
备注
试验前
饱和前
饱和后
试验后
快速固结试验密度、含水量试验记录
标准固结实验记录表
试样起始高度ho=20mm试验前土样孔隙比e0土样比重Gs
时间
（min）
压力P（KPa）
百分表读数（0.01mm）
0.25
1
2.25
4
6.25
9
12.25
16
20.25
25
30.25
36
42.25
60
1380
1440
总变形量（0.01mm）
仪器变形量（0.01mm）
土样变形量Σ△hi（0.01mm）
孔隙比ei
压缩系数av（MPa-1）
压缩模量Es（MPa）
快速固结实验记录表
环刀编号:
试样起始高度ho=20mm,试验前孔隙比eo=,土样比重GsK=（hn）T/（hn）t=
加荷
压力
Pi
百分表读数
R
仪器校正
校正前试样总变形量hi
校正后试样总变形量∑△（hi）
压缩后试样高度
压缩系数
av
压缩模量Es
小时
kPa
0.01mm
mm
MPa-1
MPa
稳定
绘图纸：
七、实验要求：
通过试验了解实验目的及工程应用，了解实验方法、步骤，记录原始数据，并进行数值计算、绘图、结果处理分析。
实验五直接剪切实验
土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
测定土的抗剪强度，提供计算地基强度和稳定用的基本指标（内摩擦角和内聚力）。
内摩擦角和内聚力与抗剪强度之间的关系可以用库仑公式表示：
（式中τ为抗剪强度，即破坏剪应力；
P为法向应力；
φ为破坏角度；
c为内聚力）。
在实际工程中本试验的强度指标常用来评价地基稳定性，计算地基承载力，计算分析土坡、挡土墙压力及稳定性等。
试验方法有固结慢剪法、固结快剪法和快剪法等。
本实验进行快剪法试验。
1．固结慢剪法先使土样在某一级垂直压力作用下，排水固结变形稳定后，再以缓慢施加水平剪应力（在施加剪应力过程中，使土样内始终不产生孔隙水压力）。
用3～4个土样在不同垂直压力下进行固结慢剪，得到有效应力下的抗剪强度参数值。
此方法宜于用盒式直接剪切仪进行试验，历时较长。
2．固结快剪法先使土样在某荷重下固结（排水变形稳定），再以较快速度施加剪力，直至剪坏，一般在3～5min内完成。
由于时间短促，剪力所产生的超静水压力不会转化为粒间的有效应力；
用几个土样在不同的p作用下进行试验，求得值称为总应力法强度参数。
3．快剪法采用原状土样（接近现场情况），在较短时间内完成试验。
一般在3～5min内完成，此试验将使粒间有效应力维持原状，不受试验时外力的影响，但由于这种粒间有效应力的数值无法求得，所以，试验结果只能得出（ptanφ+c）的混合值。
快速法适用于测定粘性土天然强度，但φ角将会偏大。
1．剪力仪应变控制盒式直接剪切仪（上、下盒均不固定，下盒受推杆作用可以水平方向移动，上盒随下盒向量力环方向水平移动。
土样一半在下盒里，一半在上盒里。
下盒放在钢珠上，以减少摩擦力）。
（见下图8）
图5.1应变控制式直剪仪简图
2．其他：
环刀（内径6.18cm（30cm2），高2.0cm）、切土刀、滤纸、玻璃片等。
1．对准上、下盒，插入固定销钉，在下盒内放洁净不透水石一块。
2．将装有试样的环刀背口向下、刀口向上，对准剪切上盒的定位槽，在试样上面放置不透水石一块，然后将试样均匀用力徐徐压入盒底，再加上加压盖板。
调整手轮推动剪切盒，使得推杆、剪切盒、量力环之间充分接触，且没有水平推力产生（即量力环不受力，量表无读数变化），然后顺次加上传压活塞及加压框架。
3．本试验取3～4个试样，分别施加不同的垂直压力，其大小按试验方法和估计所受计算荷重的范围而定。
一般可取100，200，300，400kpa施加。
加荷时，应轻轻加上，但必须注意，如土质轻软，应适当减小荷载等级（如取25，50kpa等）以及减少荷载级差以防止被挤出（可以分级累加荷载）。
4．如系饱和试样，则在施加垂直压力5min后，加水饱和，非饱和土不必加水饱和。
5．试样装调好后，记录量力环量表初读数，拔去上下盒的定位销钉，徐徐转动手轮。
快剪法按每分钟剪切位移0.8～1.0mm。
如手轮转动每圈，推杆前进0.2mm，则按每分钟手轮4～6圈速度进行剪切，手轮转动过程应是连续、匀速进行，同时记录相应圈数是的量力环量表变形量。
6．当量力环量表读数不再前进或指针开始倒退时，认为试样已剪坏（但有时不一定很明显地有上述现象，建议试验进行到剪切位移超过4mm，剪切位移量应等于手轮圈数乘以每圈推杆前进距离减去量环变形值）。
记下终读数，退回手轮，撤下剪切盒。
7．重复上述1～6步骤，进行其余荷载下的试样块试验。
8．绘制每级荷载下的试样“剪切应力――剪切位移”图，确定每级荷载下的剪切应力峰值，再汇总绘制试验抗剪强度与垂直压力关系图，得出强度指标。
1．按下式计算试验样的剪力值：
（5－1）
τ―――剪切力kPa
k―――测力计率定系数kPa/0.01mm
R―――量力环量表读数（即量力环受力变形量）0.01mm
2．按下式计算试验样的剪切位移：
（5－2）
―――剪切位移mm
n―――手轮转动圈数
a―――手轮每转动一圈推杆前进位移mm
3．以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制每块试样的剪应力与剪切位移关系图；
以上图确定每块试样在不同荷载下之峰值强度，绘制以各级峰值强度为纵坐标，各级压力为横坐标的抗剪强度与垂直压力关系图，由图中确定强度指标：
c，φ值。
六、实验记录：
直接剪切实验记录
仪器编号：
量力环率定系数：
手轮转速：
圈/分钟手轮每圈行程：
mm
手轮
转数
n
垂直压力：
p（kPa）
量力环量表读数R
剪切位移L
剪切应力τ
圈
τmax
凝聚力：
kPa摩擦角：
°
实验六岩石的单轴压缩实验
岩石单轴压缩变形试验是为了测定试件在单轴压缩应力条件下的纵向应变值及横向应变值，据此计算岩石的弹性模量和泊松比。
岩石单轴压缩变形时，记录应力与相应的应变值，绘制应力～应变曲线。
应力、应变在屈服应力以下任一点的切线斜率称为切线弹性模量；
在屈服应力以下，直线段起点和终点连线的斜率称为岩石的平均弹性模量；
某一点的应力到曲线起点的连线的斜率称为岩石割线弹性模量。
岩石由单轴压缩变形试验求得的弹性模量和泊松比是岩石变形特性的最基本参数。
在进行各种计算时，这两个参数必不可少。
尤其是在采用各种数值计算方法评价岩体的稳定性和分析岩体内的应力分布时，显得更为重要。
岩石的弹性模量和泊松比与岩石的单轴抗压强度一样，也将受到许多试验条件、试验环境和不同岩性的影响。
但是，弹性模量和泊松比并不像岩石单轴抗压强度对这些因素那么敏感，且并不具有很明显的规律性。
在工程中，岩石的平均弹性模量和岩石的割线弹性模量（通常用岩石单轴抗压强度值的一半求其割线模量）以及与其各自相对应的泊松比应用最多。
在某些特殊的条件下，也可按不同的应力水平确定其弹性模量和泊松比。
计算岩石的弹性模量和泊松比。
二、试验方法：
通过岩石在单轴压缩应力条件下的纵向应变值及横向应变值测定试验。
1．岩石单轴/三轴仪；
2．其他设备，游标卡尺，岩样加工的设备（切、磨机等）。
1．按要求加工试验用的试验样成合格试件（一般采用φ50mm的圆柱体，径高比为1：
2或采用50×
50×
100mm的长方体），加工好的试件应满足单轴抗压强度试验中对尺寸、加工精度的规定，并对其描述。
2．在准备进行试验的试件上粘贴电阻应变片：
（1）选择电阻应变片：
电阻片阻栅长度应大于岩石颗粒的lO倍，小于试件的半径；
同一试件所选工作片与补偿片的规格、灵敏系数等应相同，阻值相差应介于±
O.2Ω。
（2）在试件中部选定粘贴电阻应变片的位置，并对此位置进行清洗、洁净工作。
贴片处选择应避开裂隙或斑晶。
根据试件含水状态选择粘结剂。
电阻应变片应牢固、均匀地粘贴在试件表面，排净试件表面和应变片之间的气泡和多余的胶液。
（3）横、纵向电阻应变片粘贴在试件中部的对称位置上，纵向或横向电阻应变片
的数量不得少于2片，其绝缘电阻值应大于200MΩ。
3．将试件置于试验机承压板中心，调整球形座（确保试件均匀受力）。
4．以0．5～1．0MPa／s速度加荷，逐级测读荷载与应变值至破坏，读数不少于10组测值。
5．记录加荷过程及破坏时出现的现象，并对破坏后的试件进行描述。
采用粘贴电阻应变片的方法进行试验时，若要求进行饱和试验时，则先饱和试件、再贴应变片的顺序进行试验。
以减少粘贴应变片后对试件饱和度的影响。
按岩石单轴抗压强度中的计算方法确定其强度值。
1．按下式计算各级应力：
（6－1）
式中：
σ―――各级应力MPa
P―――不同应变下对应的荷载N
A―――试件截面积mm2
2．体积应变按下式计算：
（6－2）
εv―――体积应变值
εl―――纵向应变值
εd―――横向应变值
绘制应力—纵向应变曲线；
应力—横向应变曲线；
应力—体积应变曲线。
3．变形参数计算：
按下式计算岩石平均弹性模量和岩石平均泊松比：
（6－3）
Ear―――岩石平均弹性模量MPa
μar―――岩石平均泊松比
σa―――应力与纵向应变关系曲线上直线段始点的应力值MPa
σb―――应力与纵向应变关系曲线上直线段终点的应力值MPa
εla―――应力为σa时的纵向应变值
εlb―――应力为σb时的纵向应变值
εda―――应力为σa时的横向应变值
εdb―――应力为σb时的横向应变值
按下式计算岩石割线弹性模量及相应的岩石泊松比：
（6－4）
Eso―――岩石割线弹性模量（MPa）
μ50―――岩石泊松比
σ50―――相当于岩石单轴抗压强度50％时的应力值（MPa）
εl50―――应力为σ50时的纵向应变值
εd50―――应力为σ50时的横向应变值
弹性模量计算取三位有效数字；
泊松比计算精确至O.01。
岩石单轴压缩实验记录表格
试验日期：
试样编号：
试件长mm、宽mm、直径mm、面积mm2
测记次数
荷载P
（N）
横向应变
纵向应变
体积应变
纵向应力
（MPa）
备注（描述）
εd
εa
εv
2
3
5
6
7
试验七岩石剪切实验
岩石抗剪试验是通过若干试件在不同正应力下测得相应的剪应力，在坐标纸上绘制正应力～剪应力关系曲线图，再在图中量出岩石的强度参数：
内聚力和内摩擦角。
这两个参数是进行岩石体稳定性评价中必不可少的强度参数。
测定岩石的强度参数，内聚力c和内摩擦角φ。
岩石直接剪切法
岩石直剪仪、岩石切割机、游标卡尺等。
1．使用岩石样加工设备制取标准试件。
试件规格：
标准试件采用50×
50mm。
2．将试样安装在岩石直接剪切仪上，固定相应夹具，调整测量设置，加正应力后进行剪切。
剪切速率选择以每秒0.5~1.0MPa的速度。
记录随剪切变形量表变化的剪切应力值，至试样剪切破坏峰值出现后停止。
3．更换试样，改变正应力进行其余几块试样的试验。
试件剪切剪应力按下式计算：
（7－1）
F——试件剪断破坏载荷，N
S——剪切面面积，mm2
绘制强度曲线图、求取c和φ值。
岩石直接剪切实验记录
试件编号：
试件长×
宽：
mm2
正应力：
（MPa）
剪切量表读数R
剪切力F
N
升级会员 