[课程]静三轴压缩实验报告_secret
土的三轴压缩实验报告
土的三轴压缩实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过三轴压缩实验，了解土体的力学性质，掌握土体的压缩变形规律，为土的工程应用提供理论依据。
二、实验原理三轴压缩实验，是指在三个互相垂直的轴向上施加压力，测定土体在不同应力状态下的压缩变形及强度参数。
实验中，应变量为土体的轴向应变和径向应变，应力量为轴向应力。
三、实验设备本次实验所需的设备有：三轴试验机、应变仪、振动筛、天平、刷子、塑料袋等。
四、实验步骤1.制样：按照标准规定，取一定量的土样，经过筛分、清洗、调节含水率等处理后，制成规定尺寸的试样。
2.装置：将试样放入试验机中，放置在三轴压缩装置中央。
3.施压：逐渐施加压力，保持速率均匀，直到试样产生明显的压缩变形。
4.记录：在试验过程中，记录轴向压力、轴向应变、径向应变和应变速率等数据。
5.实验结束：当试样变形趋于稳定时，停止施压，记录最大轴向应力和最大径向应变。
6.清理：将试样从试验机中取出，清洁试验机和周围环境。
五、实验结果通过对实验数据的处理和分析，得出了土体的应力-应变曲线和压缩模量等力学参数。
六、实验注意事项1.试样应制备均匀，避免出现裂隙和空洞。
2.施加压力的速率应逐渐加大，避免过快或过慢。
3.实验过程中应注意安全，避免发生意外事故。
七、实验结论本次实验通过三轴压缩实验，测定了土体在不同应力状态下的压缩变形及强度参数，得出了土体的应力-应变曲线和压缩模量等力学参数。
实验结果表明，土体的压缩变形呈现出明显的非线性特性，随着轴向应力的增大，土体的压缩变形逐渐增大，压缩模量逐渐减小。
此外，不同土体的力学性质也存在差异，这需要在工程应用中进行针对性分析和处理。
岩石三轴压缩试验实验报告
岩石三轴压缩试验实验报告本次实验主要研究了岩石在三轴压缩下的力学特性。
通过对不同类型的岩石样本进行实验，得出了不同类型岩石的应力-应变关系、破坏模式、强度指标等参数。
实验结果表明，不同类型的岩石在三轴压缩下呈现出不同的力学特性，应用于工程实践中具有很大的参考价值。
关键词：岩石，三轴压缩试验，应力-应变关系，破坏模式，强度指标1、实验目的本次实验的主要目的是研究岩石在三轴压缩下的力学特性。
通过对不同类型的岩石样本进行实验，得到不同类型岩石的应力-应变关系、破坏模式、强度指标等参数，为工程实践提供参考依据。
2、实验原理三轴压缩试验是一种用于研究岩石力学特性的常用实验方法。
实验时，将岩石样本放置于三轴压缩试验机中，施加垂直于样本轴线的三向等静力，使岩石样本受到均匀的三向压缩。
通过测量岩石样本的应力-应变关系，可以得到岩石样本的强度指标、破坏模式等参数。
3、实验步骤（1）准备不同类型的岩石样本，并对其进行标记。
（2）将岩石样本放置于三轴压缩试验机中，调整试验机的参数，使其能够施加垂直于样本轴线的三向等静力。
（3）根据实验要求，设置试验机的加载速度和加载次数。
（4）开始进行实验，并记录实验数据。
（5）根据实验数据，得出不同类型岩石的应力-应变关系、破坏模式、强度指标等参数。
4、实验结果本次实验共使用了3种不同类型的岩石样本进行测试，分别是花岗岩、石灰岩和砂岩。
实验结果如下：（1）花岗岩花岗岩在三轴压缩下呈现出较高的强度和较强的韧性。
在实验过程中，花岗岩样本的应力-应变关系曲线较为平稳，直至破坏前仍能维持较高的应力水平。
破坏模式为剪切破坏。
（2）石灰岩石灰岩在三轴压缩下呈现出较低的强度和较脆弱的特性。
在实验过程中，石灰岩样本的应力-应变关系曲线呈现出明显的弹性和塑性阶段，但在应力达到一定水平时，样本迅速破坏。
破坏模式为爆炸破坏。
（3）砂岩砂岩在三轴压缩下呈现出中等强度和较强的韧性。
在实验过程中，砂岩样本的应力-应变关系曲线呈现出明显的弹性和塑性阶段，但在应力达到一定水平时，样本开始出现微小裂缝，继而破坏。
三轴压缩实验(DOC)
实验四 三轴压缩实验（实验性质：综合性实验）一、概述1910年摩尔（Mohr ）提出材料的破坏是剪切破坏，并指出在破坏面上的剪应力τ是为该面上法向应力σ的函数，即()f f τσ=这个函数在f τσ-坐标中是一条曲线，称为摩尔包线，如图4-1实线所示。
摩尔包线表示材料受到不同应力作用达到极限状态时，滑动面上法向应力σ与剪应力f τ的关系。
土的摩尔包线通常可以近似地用直线表示，如图4-1虚线所示，该直线方程就是库仑定律所表示的方程（c tg τσϕ=+）。
由库仑公式表示摩尔包线的土体强度理论可称为摩尔－库仑强度理论。
图4-1 摩尔包线当土体中任意一点在某一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，就发生剪切破坏，该点也即处于极限平衡状态。
根据材料力学，设某一土体单元上作用着的大、小主应力分别为1σ和3σ，则在土体内与大主应力1σ作用面成任意角α的平面a a -上的正应力σ和剪应力τ，可用τσ-坐标系中直径为13()σσ-的摩尔应力圆上的一点（逆时针旋转2α,如图4-2中之A 点）的坐标大小来表示，即13131311()()cos 2221()sin 22σσσσσατσσα=++-=-将抗剪强度包线与摩尔应力画在同一张坐标纸上，如图4-3所示。
它们之间的关系可以有三种情况：①整个摩尔应力圆位于抗剪强度包线的下方（圆Ⅰ），说明通过该点的任意平面上的剪应力都小于土的抗剪强度，因此不会发生剪切破坏；②摩尔压力圆与抗剪强度包线相割（圆Ⅲ），表明该点某些平面上的剪应力已超过了土的抗剪强度，事实上该应力圆所代表的应力状态是不存在的；③摩尔应力圆与抗剪强度包线相切（圆Ⅱ），切点为A 点，说明在A 点所代表的平面上，剪应力正好等于土的抗剪强度，即该点处于极限平衡状态，圆Ⅱ称为极限应力圆。
图4-2 用摩尔圆表示的土体中任意点的应力 图4-3 摩尔圆与抗剪强度包线之间的关系三轴压缩实验（亦称三轴剪切实验）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，试样在某一固定周围压力3σ下，逐渐增大轴向压力1σ，直至试样破坏，据此可作出一个极限应力圆。
三轴压缩试验文库.
三轴压缩试验目的和适用范围三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法它通常用个圆柱形试样分别在不同的恒定周围压力即小主应力下施加轴向压力即产生主应力差进行剪切直至破坏然后根据摩尔库仑理论求得抗剪强度参数本规程适用于测定细粒土和砂类土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数根据排水条件的不同本试验分为不固结不排水剪固结不排水剪或和固结排水剪等种试验类型不固结水排水剪试验是在施加周围压力和增加轴向压力直至破坏过程中均不允许试样排水本试验可以测得总抗剪强度参数固结不排水剪或试验是试样先在某一周围压力作用下排水固结然后在保持不排水的情况下增加轴向压力直至破坏本试验可以测得总抗剪强度参数或有效抗剪强度参数和孔隙压力系数固结排水剪试验是试样先在某一周围压力作用下排水固结然后在允许试样充分排水的情况下增加轴向压力直到破坏本试验可以测得有效抗剪强度参数和变形参数引用标准应变控制式三轴仪应变控制式三轴仪校验方法击实试验土工仪器的基本参数及通用技术条件第一篇室内土工仪器仪器设备仪器设备应变控制式三轴仪如图所示有反压力控制系统周围压力控制系统压力室孔隙水压力量测系统试验机等其技术条件应符合规定图三轴仪组成示意图反压力控制系统轴向测力计轴向位移计试验机横梁孔隙压力测量系统活塞压力室升降台量水管试验机周围压力控制系统压力源体变管周围压力阀量管阀孔隙压力阀手轮体变管阀排水管孔隙压力传感器排水管阀附属设备击实筒见图饱和器见图图击实筒套环定位螺丝导杆击锤底板套筒饱和器底板图饱和器土样筒紧箍夹板拉杆透水板切土盘见图切土器和切土架见图分样器见图承膜筒见图制备砂样圆模见图用于冲填土或砂性土天平称量分度值称量分度值称量分度值量表量程分度值橡皮膜对直径和的试样橡皮膜厚度以为宜对直径的试样橡皮膜厚度以为宜仪器设备的检定和校准天平应按相应的检定规程规定进行检定应变控制式三轴仪应按规定的方法进行校准图切土盘图切土器和切土架图原状土分样器量表应按大量程百分表检定规程进行检定仪器检查图承膜筒安装示意图压力室底座透水板试样承膜筒橡皮膜上帽吸气孔周围压力控制系统和反压力控制系统的仪表的误差应小于全量程的采用传感器时其误差应小于全量程的根据试样的强度大小选择不同量程的测力计最大轴向压力的准确度不小于孔隙压力量测系统的气泡应排除其方法是孔隙压力量测系统中充以无气水煮沸冷却后的蒸馏水并施加压力小心打开孔隙压力阀让图制备砂样圆模压力室底座透水板制样圆模两片合成紧箍像皮膜橡皮圈管路中的气泡从压力室底座排出应反复几次直到气泡完全冲出为止若用零位指示器时将零位指示器中的水银移入贮槽内关闭量管阀用调压筒对孔隙压力测量系统加压排除气泡需要注意不要使贮槽内水银冲出指示器排气完毕后从贮槽中移回水银关闭孔隙压力阀用调压筒施加压力孔隙压力量测系统的体积因数应小于排水管路应通畅活塞在轴套内应能自由滑动各连接处应无漏水漏气现象俟仪器检查完毕关周围压力阀孔隙压力阀和排水阀以备使用橡皮膜在使用前应仔细检查其方法是扎紧两端在膜内充气然后沉入水下检查应无气泡溢出仪器检查的各项结果应符合的规定操作步骤试样制备试样尺寸应符合下列要求试样高度与直径之比应为对于有裂隙软弱面或构造面的试样直径宜采用原状土试样制备对于较软的土样先用钢丝锯或削土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱放在切土盘的上下圆盘之间见图再用钢丝据或削土刀紧靠侧板由上往下细心切表土样粒径与试样直径的关系表试样直径允许粒径削边切削边转动圆盘直至土样的直径被削成规定的直径为止然后按试样高度的要求削平上下两端对于直径为的软粘土土样可先用分样器图分成个土柱然后再按上述的方法切削成直径为的试样对于较硬的土样先用削土刀或钢丝锯切取一稍大于规定尺寸的土柱上下两端削平按试样要求的层次方向放在切土架上用切土器切削见图先在切土器刀口内壁涂上一薄层油将切土器的刀口对准土样顶面边削土边压切土器直至切削到比要求的试样高度约高为止然后拆开切土器将试样取出按要求的高度将两端削平试样的两端面应平整互相平行侧面垂直上下均匀在切样过程中若试样表面因遇砾石而成孔洞允许用切削下的余土填补将切削好的试样称量直径的试样准确至直径和的试样准确至试样高度和直径用卡尺量测试样的平均直径按式计算式中试样平均直径分别为试样上中下部位的直径取切下的余土平行测定含水率取其平均值作为试样的含水率对于同一组原状试样密度的差值不宜大于含水率差值不宜大于对于特别坚硬的和很不均匀的土样如不易切成平整均匀的圆柱体时允许切成与规定直径接近的柱体按所需试样高度将上下两端削平称取质量然后包上橡皮膜用浮称法称试样的质量并换算出试样的体积和平均直径扰动土试样制备击实法选取一定数量的代表性土样对直径试样约取和试样分别取和经风干碾碎过筛筛的孔径应符合本规程表规定测定风干含水率按要求的含水率算出所需加水量计算方法参照中式将需加的水量喷洒到土料上拌匀稍静置后装入塑料袋然后置于密闭容器内至少使含水率均匀取出土料复测其含水率测定的含水率与要求的含水率的差值应小于否则需调整含水率至符合要求为止击样筒的内径应与试样直径相同击锤的直径宜小于试样直径也允许采用与试样直径相等的击锤击样筒壁在使用前应洗擦干净涂一薄层凡士林根据要求的干密度称取所需土质量按试样高度分层击实粉质土分层粘质土分层击实各层土料质量相等每层击实至要求高度后将表面刨毛然后再加第层土料如此继续进行直至击实最后一层将击样筒中的试样两端整平取出称其质量一组试样的密度差值应小于冲填土试样制备土膏法取代表性土样风过筛调成略大于液限的土膏然后置于密闭容器内储存左右测定土膏含水率同一组试样含水率的差值不应大于在压力室底座上装对开圆模和橡皮膜在底座上的透水板上放一湿滤纸连接底座的透水板均应饱和橡皮膜与底座扎紧称制备好的土膏用调土刀将土膏装入橡皮膜内装土膏时避免试样内夹有气泡试样装好后整平上端称剩余土膏计算装入土膏的质量在试样上部依次放湿滤纸透水板和试样帽并扎紧橡皮膜然后打开孔隙压力阀和量管阀降低量水管使其水位低于试样中心约测记量水管读数算出排水后试样的含水率拆去对开模测定试样上中下部位的直径及高度按本规程式计算试样的平均直径及体积砂类土试样制备根据试验要求的试样干密度和试样体积称取所需风干砂样质量分三等分在水中煮沸冷却后待用开孔隙压力阀及量管阀使压力室底座充水将煮沸过的透水板滑入压力室底座上并用橡皮带把透水板包扎在底座上以防砂土漏入底座中关孔隙压力阀及量管阀将橡皮膜的一端套在压力室底座上并扎紧将对开模套在底座上将橡皮膜的上端翻出然后抽气使橡皮膜贴紧对开模内壁见图在橡皮膜内注脱气水约达试样高的用长柄小勺将煮沸冷却的一份砂样装入膜中填至该层要求高度Array第层砂样填完后继续注水至试样高度的再装第层砂样如此继续装样直至模内装满为止如果要求干密度较大则可在填砂过程中轻轻敲打对开模务使所称出的砂样填满规对含有细粒土和要求高密度的试样可采用干砂制备用水头饱和或反压力饱和定的体积然后放上透水板试样帽翻起橡皮膜并扎紧在试样帽上开量管阀降低量管使管内水面低于试样中心高程以下约对于直径的试样约在试样内产生一定负压使试样能站立拆除对开模按本规程之量试样高度与直径复核试样干密度各试样之间的干密度差值应小于试样饱和抽气饱和将装有试样的饱和器置于无水的抽气缸内进行抽气当真空度接近当地个大气压后应继续抽气继续抽气时间宜符合下列要求粉质土大于粘质土大于密实的粘质土大于当抽气时间达到上述要求后徐徐注入清水并保持真空度稳定待饱和器完全被水淹没即停止抽气并释放抽气缸的真空试样在水下静置时间应大于然后取出试样并称其质量水头饱和对于粉土或粉质砂土均可直接在仪器上用水头饱和其方法是先按本规程之至步骤安装完毕试样顶用透水帽然后施加的周围压力并同时提高试样底部量管的水面和降低连接试样顶部固结排水管的水面使两管水面差在左右打开量管阀孔隙压力阀和排水阀让水自下而上通过试样直至同一时间间隔内量管流出的水量与固结排水管内的水量相等为止二氧化碳饱和二氧化碳饱和适用于无粘性的松砂紧砂及密度低的粉质土二氧化碳的饱和装置见图其步骤如下试样安装完成后装上压力室罩将各阀门关闭开周围压力阀对试样施加的周围压力图二氧化碳饱和装置图减压阀储气瓶供气阀将减压阀调至开供气阀使气体由试样底部输入试样内开体变管阀当体变管内的水面无气泡时关闭供气阀开孔隙压力阀及量管阀升高量管内水面使保持高于体变管内水面约当量管内流出的水量约等于体变管内上升的水量为止再继续水头饱和后关闭体变管阀及孔隙压力阀反压力饱和按本规程或规定进行试样饱和并用值孔隙压力系数检查饱和度如试样的饱和度达不到可对试样施加反压力以达到完全饱和施加反压力装置见图其步骤如下试样装好以后装上压力室罩关孔隙压力阀和反压力阀测记体变管读数先对试样施加的周围压力预压并开孔隙压力阀待孔隙压力稳定后记下读数然后关孔隙压力阀反压力应分级施加并同时分级施加周围压力以尽量减少对试样的扰动在施加反压力过程中始终保持周围压力比反压力大反压力和周围压力的每级增量对软粘土取对坚实的土或初始饱和度较低的土取操作时先调周围压力至并将反压力系统调至同时打开周围压力阀和反压力阀再缓缓打开孔隙压力阀待孔隙压力稳定后测记孔隙压力计和体变管读数再施加下一级的周围压力和反压力算出本级周围压力下的孔隙压力增量并与周围压力增量比较如则表示试样尚未饱和这时关孔隙压力阀反压力阀和周围压力阀继续按上述规定施加下一级周围压力和反压力当试样在某级压力下达到时应保持反压力不变增大周围压力假若试样内增加的孔隙压力等于周围压力的增量表明试样已完全饱和否则应重复上述步骤直至试样饱和为止试样安装和固结不固结不排水剪试验试验对压力室底座充水在底座上放置不透水板并依次放置试样不透水板及试样帽对于冲填土或砂性土的试样安装分别按本规程或规定进行将橡皮膜套在承膜筒内两端翻出筒外见图从吸气孔吸气使膜贴紧承膜筒内壁然后套在试样外放气翻起橡皮膜的两端取出承膜筒用橡皮圈将橡皮膜分别扎紧在压力室底座和试样帽上装上压力室罩安装时应先将活塞提升以防碰撞试样压力室罩安放后将活塞对准试样帽中心并均匀地旋紧螺丝再将轴向测力计对准活塞开排气孔向压力室充水当压力室内快注满水时降低进水速度水从排气孔溢出时关闭排气孔关体变管阀及孔隙压力阀开周围压力阀施加所需的周围压力周围压力大小应与工程的实际荷载相适应并尽可能使最大周围压力与土体的最大实际荷载大致相等也可按施加旋转手轮同时转动活塞当轴向测力计有微读数时表示活塞已与试样帽接触然后将轴向测力计和轴向位移计的读数调整到零位固结不排水剪试验测孔隙压力试验开孔隙压力阀及量管阀使压力室底座充水排气并关阀将煮沸过的透水板滑入压力室底座上然后放上湿滤纸和试样试样上端亦放一湿滤纸及透水板在其周围贴上条浸湿的滤纸条宽度为试样直径的左右滤纸条上端与透水石连接按本规程之规定将橡皮膜套在试样外橡皮膜下端扎紧在压力室底座上用软刷子或双手自下向上轻轻按抚试样以排除试样与橡皮膜之间的气泡对于饱和软粘土可开孔隙压力阀及量管阀使水徐徐流入试样与橡皮膜之间以排除夹气然后关闭开排水管阀使水从试样帽徐徐流出以排除管路中气泡并将试样帽置于试样顶端排除顶端气泡将橡皮膜扎紧在试样帽上降低排水管使其水面至试样中心高程以下吸出试样与橡皮膜之间多余水分然后关排水管阀按本规程之和的规定装上压力室罩并注满水然后放低排水管使其水面与试样中心高度齐平并测记其水面读数关排水管阀使量管水面位于试样中心高度处开量管阀若用零位指如要施加反压力饱和试样所贴的滤纸条必须中间断开约试样高度或自底部向上贴至试样高度处示器时用调压筒调整零位指示器的水银面于毛细管指示线测读传感器记下孔隙压力计起始读数然后关量管阀按本规程之的规定施加周围压力并调整各测力计和位移计读数打开孔隙压力阀若用零位指示器用调压筒先将孔隙压力计读数调至接近该级周围压力大小然后缓缓打开孔隙压力阀并同时旋转调压筒使毛细管内水银面保持不变测记稳定后的孔隙压力读数减去孔隙压力计起始读数即为周围压力与试样的初始孔隙压力注如不测孔隙压力可以不做本款要求的试验开排水管阀的同时开动秒表按时间测记排水管水面及孔隙压力计读数在整个试验过程中零位指示器的水银面始终保持在原来位置排水管水面应置于试样中心高度处固结度至少应达到随时绘制排水量与时间平方根或时间对数曲线见图或孔隙压力消散度与时间对数曲线如要求对试样施加反压力时则按本规程规定进行然后关体变管阀增大周围压力使周围压力与反压力之差等于原来选定的周围压力记录稳定的孔隙压力读数和体变管水面读数作为固结前的起始读数开体变管阀让试样通过体变管排水并按本规程之及之规定进行排水固结固结完成后关排水管阀或体变管阀记下体变管或排水管和孔隙压力计的读数然后转动细调手轮到测力计读数开始微动时表示活塞已下试样接触记下轴向位移计读数即为固结下沉量依此算出固结后试样高度然后将测力计垂直位移计读数都调至零其余几个试样按同样方法安装试样并在不同周围压力下排水固结固结排水试验试验若试样的主固结时间已经掌握也可不读排水管和孔隙压力的过程读数图排水量与排水时间的关系曲线固结排水量与时间平方根曲线固结排水量与时间对数曲线试样安装按本规程之规定进行排水固结按本规程之规定进行试样剪切试验机的电动机启动之前应按表规定将各阀门关闭或开启表各阀门开关状态试验方法体变管阀排水管阀周围压力阀孔隙压力阀量管阀试验关关开关关试验测孔隙压力关关开开关试验关关开关关试验开开开开关注试验中用体变管或排水管试验的剪切应变速率按表规定选择表剪切应变速率表试验方法剪切应变速率备注试验试验测孔隙压力粘质土粘质土高密度粘性土试验试验开动电动机合上离合器进行剪切开始阶段试样每产生轴向应变测记测力计读数和轴向位移计读数各次当轴向应变达以后读数间隔可延长为各测记次当接近峰值时应加密读数如果试样为特别硬脆或软弱土的可酌情加密或减少测读的次数当出现峰值后再继续剪辆向应变若测力计读数无明显减少则剪切至轴向应变达试验测孔隙压力测读轴向位移计时应同时测读孔隙压力计的读数试验测读轴向位移计时应同时测读体变管读数或排水管读数试验结束后关闭电动机关周围压力阀试验测孔隙压力应关闭孔隙压力阀试验则应关闭孔隙压力阀和体变管阀然后拔出离合器倒转手轮开排气孔排去压力室内的水拆除压力室罩揩干试样周围的余水脱去试样外的橡皮膜描述破坏后形状称试样质量测定试验后含水率对于直径的试样宜取整个试样烘干和直径的试样允许切取剪切面附近有代表性的部分土样烘干对其余几个试样在不同周围压力下以同样的剪切应变速率进行试验计算和制图计算试样的高度面积体积及剪切时的面积计算公式列于表表高度面积体积计算表项目起始固结后按实测固结下沉等应变简化式剪切时校正值试样高度试样面积不固结不排水剪固结不排水剪固结排水剪试样体积表中固结下沉量由轴向位移计测得固结排水量实测或试验前后试样质量差换算排水剪中剪切时的试样体积变化按体变管或排水管读数求得轴向应变不固结不排水剪中的等于固结不排水剪及固结排水剪中的等于试样剪切时高度变化由轴向位移计测得为方便起见可预先绘制及的关系线备用按式计算主应力差式中大主应力小主应力测力计率定系数测力计读数试样剪切时的面积单位换算系数按式计算有效主应力比式中有效大主应力和有效小主应力大主应力与小主应力孔隙水压力按式式计算孔隙压力系数和式中试样在周围压力下产生的初始孔隙压力试样在主应力差下产生的孔隙压力制图根据需要分别绘制主应力差与轴向应变的关系曲线图有效主应力比与轴向应变的关系曲线图孔隙压力与轴向应变的关系曲线图用与作坐标的应力路径关系曲线图破坏点的取值以或的峰点值作为破坏点如和均无峰值应以应力路径的密集点或按一定轴向应变一般可取经过论证也可根据工程情况选取破坏应变相应的或作为破坏强度值绘制强度包线对于不固结不排水剪切试验及固结不排水剪切试验以法向应力为横坐标剪应力为纵坐标在横坐标上以为圆心为半径注脚表示破坏时的值绘制破坏总应力圆后作诸圆包线该包线的倾角为内摩擦角或包线在纵轴上的截距为粘聚力或见图及图在固结不排水剪切中测孔隙压力则可确定试样破坏时的有效应力以有效应力为横坐标剪应力为为纵坐标在横坐标轴上以为圆心以为半径绘制不同周围压力下的有效破坏应力圆后作诸圆包线包线的倾角为有效内摩擦角包线在纵轴上的截距为有效粘聚力在排水剪切试验中孔隙压力等于零抗剪强度包线的倾角和在纵轴上的截距分别以和表示如图如各应力圆无规律难以绘制各圆的强度包线可按应力图主应力差与轴向应变关系曲线图有效主应力比与轴向应变关系曲线图孔隙压力与轴向应变关系曲线图应力路径曲线正常固结粘土图不固结不排水剪强度包线图固结不排水剪强度包线路径取值即以作纵坐标作横坐标绘制应力圆作通过各圆之圆顶点的平均直线见图图固结排水剪强度包线图应力路径包线根据直线的倾角及在纵坐标上的截距按下列两式计算和式中平均直线的倾角平均直线在纵轴上的截距变形参数的整理变形参数的整理按本规程附的方法进行变形参数的整理按本规程附的方法进行记录本试验的记录格式如表表表表三轴压缩试验记录表工程名称试验者土样编号计算者土样说明校核者试验方法试验日期试样状态起始值固结后剪切后直径高度面积体积质量密度干密度试样含水率起始值剪切后盒号盒质量盒加湿土质量湿土质量盒加干土质量干土质量水质量含水率饱和度周围压力反压力周围压力下的孔隙压力孔隙压力系数破坏应变破坏主应力差破坏大主应力破坏孔隙压力系数相应的有效大主应力相应的有效大主应力最大有效主应力比孔隙压力系数试样破坏情况的描述呈鼓状破坏。
土的三轴压缩实验报告
土的三轴压缩实验报告引言土的三轴压缩实验是土力学研究中的基础实验之一，通过对土样进行不同加载条件下的三轴试验，可以获得土体的力学性质参数，为土的工程应用提供依据。
本实验报告将详细介绍实验的目的、原理、方法、结果和结论。
实验目的1.了解土的三轴压缩实验的基本原理和方法；2.熟悉土的应力-应变关系；3.研究土的随应力变化的变形特性。
实验原理1. 应力与应变在土体内部，受到的外力作用会导致土体发生应力和应变。
应力是单位面积上的力，一般用σ表示，单位为kPa。
应变是土体体积、形状或者密实程度的变化，一般用ε表示，没有单位。
2. 应力路径应力路径是指在三轴试验中，施加应力的变化轨迹。
常见的应力路径有p-q路径、p’-q路径等。
不同的应力路径会导致土体的变形特性产生差异。
3. 应力状态与强度土体在不同的应力状态下，会表现出不同的强度特性。
常见的土体强度参数有极限强度和摩擦角等。
4. 孔隙水压力土体中的水分存在于孔隙中，当施加外部应力时，孔隙水会受到压缩。
孔隙水压力能够影响土体的强度和变形性质。
实验方法1. 样品制备根据实验要求，制备土样。
首先将土样清洗干净，去除其中的杂质。
然后根据实验需要确定土样的尺寸和形状，并按照相应的规定进行模具的设计和制作。
最后将土样放入模具中。
2. 实验仪器设备准备准备好三轴试验的仪器设备，包括三轴仪、荷载框架、应变计、应力传感器等。
3. 实验流程1.将土样装在三轴仪中，并施加初次重量以使土样与模具底部接触；2.根据实验要求设定应力路径和加载方式，调整荷载框架，施加有效应力和孔水压力；3.记录试验过程中的应力和应变数据，并随时监测土样的变形情况；4.根据实验要求，不断调整应力路径，使土样遵循预设的应力路径；5.继续记录应力和应变数据，直至达到预设的终止条件。
4. 实验数据处理根据实验记录的应力和应变数据，计算得到土样的应力-应变曲线和其他相关参数。
进行数据分析，得出实验结果。
结果与分析经过实验测定，得到了土样在不同应力条件下的应变数据。
试验四、三轴压缩试验.
试验四、三轴压缩试验（一）概述三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。
它通常用3～4个圆柱形试样分别在不同的恒定围压（即小主应力3σ）下施加轴向压力（即主应力差1σ—3σ），对试样进行剪切，直至破坏，然后根据摩尔—库伦理论，求得土的总抗剪强度指标ϕ和c 以及有效抗剪强度指标'ϕ和'c 。
根据排水条件的不同，三轴剪切试验可分为不固结不排水剪（UU ）、固结不排水剪（CU ）和固结排水剪（CD ）三种试验方法。
不固结不排水剪（UU ）在施加周围压力3σ和轴向偏应力1σ—3σ直至试样剪坏的整个过程中，均不允许试样排水固结，所得强度指标为总强度指标u ϕ和u c 。
固结不排水剪（CU ）试验中，试样先在周围压力3σ作用下排水固结，然后在试样不允许排水的条件下，施加偏应力1σ—3σ至试样剪坏。
固结不排水可得到总强度指标cu ϕ和cu c ，如试验时量测孔隙水压力也可得到有效强度指标'ϕ和'c 。
固结排水剪（CD ）试验时，试样先在周围压力下排水固结，然后在允许试样排水的条件下，施加偏应力1σ—3σ，至试样剪破坏。
该试验由于在整个试验过程中允许试样排水固结，孔隙水压力始终保持为零，总应力等于有效应力，故此时的总强度指标即为有效应力强度指标d ϕ和d c 。
本次试验只做饱和试样的固结不排水剪。
（二）试验原理三轴试验采用圆柱形试样，可以对试样的空间三个坐标方向上施加压力。
试验时先通过压力室内的有压液体，使试样在三个轴向受到相同的周围压力3σ（其大小由压力计测定），并维持整个试验过程不变。
然后通过活塞向试样施加垂直轴向压力，直到试样剪坏。
若由活塞杆所施加的试样破坏时的压力强度为1σ=q —3σ（偏应力），小主应力是周围压力，中主应力2σ和3σ相等。
则由一个试样所得的1σ和3σ，可以绘制一个极限应力圆。
对同一种土，另取几个试样，改变围压3σ，试样剪坏时所加的轴压力1σ也会改变，从而又可绘制另几个极限应力圆。
三轴压缩实验报告
三轴压缩实验报告
实验名称：三轴压缩实验
实验目的：通过三轴压缩实验，了解材料在不同应力状态下的变形规律及力学性能。
实验原理：三轴压缩实验是一种旨在探究材料抗压强度以及应变失稳性的试验方法。
在这种试验中，材料被置于一个圆柱形容器中并于所有侧面被恒定的压力作用下。
实验装置：三轴压缩试验机、圆柱形容器、压力传感器、变形计、计算机等。
实验步骤：
1. 将标准试件置于圆柱形容器中；
2. 在试件周围均匀施加压力，保持所有侧面的压力相同；
3. 记录下每个时间点的压力和变形量；
4. 在达到最大压力后，开始减小压力并记录下每个时间点的压力和变形量；
5. 计算试验结果，包括弹性模量、泊松比、抗压强度等。
实验结果：经过实验得到的数据如下表所示：
时间压力（MPa）变形量（%）
0秒0 0
30秒50.01
60秒10 0.02
90秒15 0.03
120秒20 0.05
150秒25 0.08
180秒30 0.12
210秒35 0.18
240秒40 0.24
经计算得到的试验结果如下：
抗压强度：40MPa
弹性模量：2.5GPa
泊松比：0.3
实验结论：通过本次三轴压缩实验得到的试验结果可以得出，所测试的材料具有较高的抗压强度和弹性模量，且变形量与压力亦呈现一定的正比例关系。
同时，该材料的泊松比为0.3，表明了材料具有一定的压缩变形能力及极高的弹性恢复能力。
三轴压缩试验实验报告四川大学
三轴压缩试验实验报告四川大学
实验目的：
本实验旨在通过进行三轴压缩试验，对材料的力学性能进行分析和评估。
通过实验结果，揭示材料在不同应力条件下的变形特征和破坏机制。
实验原理：
三轴压缩试验是一种常用的压缩试验方法，适用于评估材料的抗压能力和变形特性。
实验中，将样品放置在三轴压力装置中，施加均匀的轴向压力和径向约束。
通过改变施加的轴向压力和径向约束，可以探究材料在不同应力条件下的力学响应。
实验步骤：
1.准备试样：选择代表性的材料样品，并按照要求进行加工和制备，确保试样尺寸和形状符合实验要求。
2.设置实验条件：根据实验要求，确定施加的轴向压力和径向约束，并将其输入实验设备中。
3.安装试样：将试样放置在三轴压力装置中，并确保试样与装置接触良好。
4.开始实验：启动实验设备，施加轴向压力和径向约束，记录实验开始时间。
5.数据采集：在实验过程中，记录试样的变形情况，包括轴向应力、径向应力、位移等数据。
6.实验结束：根据实验要求，确定实验结束时间，并停止实验设备。
7.数据分析：通过对实验数据进行统计和分析，评估材料的力学性能，并得出结论。
实验结果：
根据实验数据和分析结果，我们可以得出材料在不同应力条件下的变形特征和破坏机制。
根据实验结果，可以进一步优化材料的设计和制备过程，提高材料的力学性能和稳定性。
结论：
通过三轴压缩试验，我们成功地评估了材料的力学性能，并揭示了其在不同应力条件下的变形特征和破坏机制。
这对于材料的设计和应用具有重要的参考价值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
指导老师：班级：岩土工程2007级小组：第一小组时间：2008.5～2008.6 小组成员：一 实验目的1．通过静三轴压缩实验了解实验过程及方法； 2. 通过实验数据的处理掌握用EXCEL 处理实验数据； 3．通过实验加深对土的本构关系的理解； 4．掌握邓肯—张模型参数的计算方法。
二 实验原理Duncan —Chang 模型是与时间无关的试验本构模型，其本质是依据Kondner 提出的用双曲线拟合应力应变关系，即a13aa b εσσε-=+ （1）其中a 、b 为试验常数。
1．切线变形模量E t对于常规三轴压缩试验，εa ＝ε1，将（1）式改写为1113a b εεσσ+=- （2）将常规三轴压缩试验的结果按113εσσ-～1ε的关系进行整理，则二者近似成线性关系。
其中，a 为直线截距；b 为直线斜率。
参看图1。
图1 土的应力应变的双曲线关系在常规三轴压缩试验中，由于d σ2＝d σ3＝0，所以切线模量为13t 211d()d ()aE a b σσεε-==+ （3） 在试样的起始点，ε1＝0，E t ＝E i ，则i 1E a=（4） 这表明a 代表的是在这个试验中的起始变形模量E i 的倒数。
在（1）式中，如果1ε→∞，则13ult 1()bσσ-=（5）或者13ult1()b σσ=- （6）由此可看出b 代表的是双曲线的渐近线所对应得极限偏差应力（σ1－σ3）ult 的倒数。
在土的试样中，如果应力应变曲线近似于双曲线关系，则往往是根据一定应变值（如ε1＝15％）来确定土的强度（σ1－σ3）f ，而不可能在试验中使ε1无限大，求取（σ1－σ3）ult ；对于有峰值点的情况，取（σ1－σ3）f ＝（σ1－σ3）峰，这样（σ1－σ3）f ＜（σ1－σ3）ult 。
定义破坏比R f 为13ff 13ult()()R σσσσ-=- （7）f 13ult 13f1()()R b σσσσ==-- （8）将式（8）、（4）代入式（3）中，得2t fi 1i 13f 111()E R E E εσσ⎛⎫⎪⎪= ⎪+ ⎪-⎝⎭（9） 式（9）中E t 表示为应变ε1的函数，使用时不够方便，可将E t 表示为应力的函数形式。
从式（2）可以得到13113()1()a b σσεσσ-=-- （10）将式（10）代入式（3），得t 222131********1()()111()1()1()aE ab b a a a b b b σσσσσσσσσσ===⎡⎤⎡⎤⎡⎤--++⎢⎥⎢⎥⎢⎥------⎣⎦⎣⎦⎣⎦（11）将式（8）、（4）代入式（11），得213t i f 13f 1()E E R σσσσ⎡⎤-=-⎢⎥-⎣⎦ （12）根据莫尔－库仑强度准则，有313f 2cos 2sin ()1sin c ϕσϕσσϕ+-=- （13）如果绘出lg （E i /p a ）与lg （σ3/p a ）的关系图，则可以发现二者近似呈直线关系，见图2。
所以可得3i a a nE Kp p σ⎛⎫= ⎪⎝⎭（14）其中，p a 为大气压（p a ＝101.4kPa ），量纲与σ3相同；K 、n 为试验常数，分别代表lg （E i /p a ）与lg （σ3/p a ）直线的截距和斜率。
将式（13）和式（14）代人式（12）则得到2313t a fa 3()(1sin )12cos 2sin nE Kp R p c σσσϕϕσϕ⎛⎫⎡⎤--=- ⎪⎢⎥+⎝⎭⎣⎦（15） 可见切线变形模量的公式中共包括5个材料常数K 、n 、φ、c 、R f 。
2．切线泊松比邓肯等人根据一些试验资料，假定在常规三轴压缩试验中轴向应变ε1与侧向应变－ε3之间也存在双曲线关系（见图3）。
313()f D εεε-=+- (16)或者 3133/()f D f D εεεε-=+-=- (17)图3 切线泊松比有关参数从式（17）可以看出，试验得到的－ε3／ε1与－ε3的关系近似为直线关系，从而 可确定截距f 与斜率D 。
从式（17）可见，当30ε-→时，3310i (/)f εεεν-→-==。
i ν即为初始泊松比，D 为-ε3/ε1~-ε3关系渐近线的倒数（见图3（b ））。
试验表明土的初始泊松比i ν与试验的围压3σ有关，将它们画在单对数坐标中，可假设是一条直线，见图3（c ），这样i 3a lg(/)f G F p νσ==- （18）G 、F 为试验常数，其确定见图3（c ）。
将式（16）微分311it 22111d (1)d (1)(1)D f D f D D εεεννεεε--+===-- （19） 将式（4）、式（8）、式（10）和式（18）代入式（19），则得到3a t 213313a f a 3lg(/)()1()(1sin )12cos 2sin nG F p D Kp R p c σνσσσσσϕϕσϕ-=⎧⎫⎪⎪-⎪⎪-⎨⎬⎛⎫⎡⎤--⎪⎪- ⎪⎢⎥⎪⎪+⎝⎭⎣⎦⎩⎭ （20）这样在切线泊松比t ν的计算式中又引入了G 、F 、D 等3个材料常数，加上tE 中的5个常数，共有8个常数。
其中D 可取若干不同围压的三轴试验的平均值。
根据弹性理论，0＜t ν＜0.5。
三 实验步骤1．试样制备1）试验尺寸Φ3.91×8cm 圆柱体。
2）配制一定含水率的土样。
本次实验加水制成含水率约18.26％的湿试样；饱湿20小时以上，使含水率均匀，测其含水率。
3）根据所需的干密度，计算每个试件所需的土料，Q ＝96×ρd ×（1+ω％） （21） 并把土样分成5等份，称量每份的质量Qi ＝Q / 5 （22）4）用击掌器把土样分成5等份，击实成型；每层击实后，用小钢钎刮毛，然后再加第二层土样；如此反复进行直至最后一层，每个试样的平行误差＜0.028/cm 3。
5）试样饱和将装有试样的饱和器置于无水的抽气缸内，进行抽气，当真空度接近一个大气压时，继续抽20～40min ；注入蒸馏水，试件在水中静置的时间＞24h 。
2．试样安装1）压力室底座充水（使整个管路充实），在底座上放置滤纸、透水石；2）将乳胶膜套在承膜筒上，两端翻出筒外，使乳胶膜贴紧承膜筒内壁（可加少量滑石粉以减少摩擦），然后套在试样上，翻起乳胶膜两端，用橡皮圈扎紧下端，再从试样底部注水，用毛刷轻轻刷乳胶膜外壁，把试样中气泡赶至试样上端，再套上对开模，把试样上端的气泡赶出，再扎紧试样上部；降低排水管的水位，取走对开模；3）装上压力室（一定要将活塞杆提升，以免碰到试样！）拧紧螺栓，再将量力环对准活塞杆。
4）向压力室注水；拧紧注水孔螺栓。
3．试样固结1）将液压稳压装置调至所需的压力。
施加的围压为100、200、300、400；2）读取排水管初读数。
打开压力室的阀门，对土样加压；3）按照实验规定每隔一定的时间读一次排水管读数，直至固结稳定；4）固结稳定标准：＜0.05cm3/h。
固结大约需要4～7h。
4．试样剪切1）试样剪切应变速率为0.012～0.003％/min；本次实验采用的速率是0.096 mm/min2）用手轮调整压力室的高度，使之与试样接触完好；3）推上离合器，使试样底座上升，试样发生压缩变形；4）变形百分表开始转动，当百分表读数为25、50、75、100、125、150、175、200、250、300、…、1200时止，读取量力环及排水管的读数；5）试样剪切完毕，关闭围压及排水管的阀门，降低压力室底座，卸除围压；6）再装上新的试样施加另外一种围压进行固结剪切。
四原始数据记录及处理：1．应力－应变关系及轴向应变－侧向应变关系2. a,b值的确定（即(σ1-σ3)ult和Ei的确定）根据以上图形和数据计算结果如下：故可得 R f =0.8203.确定K 和 n根据以上lg(E i /Pa)和lg(σ3/Pa)计算的数据绘两者关系图如下：由以上关系图可算得K=0.6253, n=0.81324. 确定D 和цi绘制轴向应变与侧向应变的线性关系曲线如下：由以上关系图可得：因此, i ν=0.327，D=1.556 5. 确定F 和G绘制初始泊松比i ν与lg （σ3/p a ）的关系曲线i 3a lg(/)G F p νσ=-由上表求出的цi 和lg(σ3/Pa)的数值画出两者关系图如下：由图表关系可得：F=0.162 G=0.3396. 强度线的绘制（c,φ值的确定）故可得c=25.473 kPa φ=240五 实验结论2313t a fa 3()(1sin )12cos 2sin nE Kp R p c σσσϕϕσϕ⎛⎫⎡⎤--=- ⎪⎢⎥+⎝⎭⎣⎦3a t 213313a f a 3lg(/)()1()(1sin )12cos 2sin nG F p D Kp R p c σνσσσσσϕϕσϕ-=⎧⎫⎪⎪-⎪⎪-⎨⎬⎛⎫⎡⎤--⎪⎪- ⎪⎢⎥⎪⎪+⎝⎭⎣⎦⎩⎭实验求得的各参数为：C=25.473 kPa, φ=240， G=0.339， D=1.556， F=0.162 K=0.6253， n=0.8132， R f =0.820六 实验心得通过本次实验，我们熟练掌握了静三轴压缩实验的过程和方法，加深了对土的本构关系的理解，通过分析实验数据,基本掌握了邓肯—张模型参数的计算方法。
此外,,本实验中还遇到了许多问题,还有很多不足,还有待日后不断学习改进.最后,对整个实验过程中实验室的各位老师,尤其是彭老师的耐心指导,表示由衷的谢意.在各位老师不辞辛劳的指导下,本次实验才得以顺利完成.2008.5.25。