三轴试验PPT

合集下载

有效应力强度指标可用三轴排水剪三轴固结不排水剪(测孔隙水压力)

有效应力强度指标可用三轴排水剪三轴固结不排水剪(测孔隙水压力)

第一节 土的强度理论与强度指标
一、土的抗剪强度的工程意义
土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力
在外荷载作用下,土体中将产生剪应力,当土中 某点的剪应力达到土的抗剪强度时,土就沿着 剪应力作用方向产生相对滑动,该点便发生剪 切破坏。随着外荷载的增大,地基中达到强度 被破坏的点越来越多,最后形成一个连续的滑 动面,这时建筑物的地基或土坡就会失去整体 稳定而发生土体滑动,从而造成工程事故。
图 ( )
4-1 c
加拿大特朗斯康谷仓严重倾倒
土体是否会发生剪切破坏? 土中某点由外力所产生的剪应力是多大? 土的抗剪强度是多少?
f
二、莫尔-库仑强度理论
• 土体发生剪切破坏时,将沿着其内部某一 曲面(滑动面)产生相对滑动,而该
滑动面上的切应力就等于土的抗剪强度。
• 直剪试验可直接测定预定剪切破裂面上的 抗剪强度。 1776年,法国学者库仑通过 一系列土的强度实验,于1776年总结出土 的抗剪强度定律:
【解】采用图解法
图解法
课堂小结
• 概念:抗剪强度、极限平衡状态、极限平 衡条件、内聚力、内摩擦角
• 掌握土的直剪试验和库仑定律、掌握内聚 力与内摩擦角的物理含义
• 掌握土的极限平衡关系式(莫尔-库仑破 坏理论)的实际意义,应力圆与抗剪强度 曲线之间的关系
f tan
f tan c
试验结果表明,对于砂性土,抗剪强度与 法向应力之间的关系是一条通过原点的直 线;对于粘性土,抗剪强度与法向应力之 间也基本成直线关系,该直线与横轴的夹
角为内摩擦角φ ,在纵轴上的截距为粘聚 力c ,直线方程可用库仑公式表示。
f tan
f tan c
(2)直剪试验强度取值
不同土性的土样在剪切试验时的剪应力 与剪切位 移d 关系曲线有较大差异的。土样的抗剪强度应根据其 -Dl 曲线形态分别确定:对密实砂土、坚硬粘土等,其 -Dl 曲线将出现峰值,可取峰值切应力作为抗剪强度;

三轴剪切试验

三轴剪切试验

桂 林 理 工 大 学
三 轴 压 缩 试 验
SY30-20型应变控制式三轴仪 型应变控制式三轴仪
桂 林 理 工 大 学
三 轴 压 缩 试 验
TSZ-3型应变控制式三轴仪 型应变控制式三轴仪
桂 林 理 工 大 学
三 轴 压 缩 试 验
天平:称量 天平:称量200 g,感量 ,感量0.01 g;称量 ;称量1000 g,感量 , 0.1 g。 。 橡皮膜:应具有弹性,厚度应小于橡皮膜直径的1 橡皮膜:应具有弹性,厚度应小于橡皮膜直径的 /100,不得有漏气孔。 ,不得有漏气孔。 其他:橡皮膜,烘箱,秒表,干燥箱,称量盒, 其他:橡皮膜,烘箱,秒表,干燥箱,称量盒, 切土刀。钢丝锯,滤纸,游标卡尺等。 切土刀。钢丝锯,滤纸,游标卡尺等。
二、三轴压缩试验与直剪试验的对比
桂 林 理 工 大 学
三 轴 压 缩 试 验
直接剪切仪的缺点主要有: 直接剪切仪的缺点主要有: 剪切面限定在上下盒之间的平面, ① 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; 样最薄弱的面剪切破坏; 剪切面上剪应力分布不均匀, ② 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; 先从边缘开始,在边缘发生应力集中现象; 在剪切过程中, 土样剪切面逐渐缩小, ③ 在剪切过程中, 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; 计算抗剪强度时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, ④ 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, 水压力、在进行不排水剪切时,试件仍有可能排 水,特别对于饱和粘粘性土。 特别对于饱和粘粘性土。 由于土的抗剪强度受排水条件的影响显著。 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。但由于它具有结构简单, 验结果不够理想。但由于它具有结构简单,操作 方使等优点, 方使等优点,故仍为 一般工程广泛采用

土的三轴试验研究及土的应力路径.

土的三轴试验研究及土的应力路径.

3 稳定土三轴剪切试验研究
对掺入不同稳定剂的粉土进行了UU 和CU 试验,以研究在 变掺量、变龄期条件下土体的强度和变形特性。试样的制备 采用击实制样,掺稳定剂的粉土分别进行7,14,28 d 标准 养护[3,4]。为方便与前面试验结果的对比,同时也为合理地 选择稳定剂提供更充分的依据,分别选用了不同种类的稳定 剂: 4 %石灰、2 %水泥+2 %石灰、4 %SEU-2 型固化剂、 8 %SEU-2 型固化剂。
引言
稳定土[2]是采用一定的物理化学方法及其相应的技术措施使土 的物理力学性能得到改善以适应工程技术的需要。稳定土的方 法有多种,但目前国内外仍以无机结合料稳定为主,改善土性 质的产品主要有石灰、水泥、粉煤灰或这些材料的混合物,在 几十年的发展过程中,已形成了比较成熟的无机结合料稳定方 法,但从实践效果来看,不同的结合料,其稳定的效果有着明 显的差异。针对江苏地区粉土的特殊性,从提高粉土体系本身 的强度着手,同时考虑水稳定性、抗收缩性等性能进行研究。 使掺入到粉土中的固化材料不仅起到胶凝和填充的作用,最好 能激发粉土自身的活性,或者与土粒发生相互作用,基于这样 的研究思路,提出粉土固化材料的可能组分,研制成功SEU-2 型固化剂,并将其应用到高速公路的路基填筑中[5]。本文一方 面借鉴以往的研究成果,采用传统的无机结合料(石灰、水泥 +石灰)的方法;另一方面采用SEU-2 型固化剂的稳定方法, 从力学性能的角度出发,研究粉土作为路基填料的可行性。
3.1 掺4 %石灰的粉土三轴剪切试验结果
3.1 掺4 %石灰的粉土三轴剪切试验结果
3.2 掺2 %水泥+2 %石灰的粉土三轴剪切试验结果
经验表明,用水泥固化稳定土体能有效增加土体的内摩擦角和凝聚力,用 一部分水泥代替石灰也能起比单纯掺石灰更好的固化稳定效果,这在稳定 粉土的直剪试验和无侧限强度试验中已有所体现,三轴剪切的结果进一步 说明了这一点。图7 和图8分别是掺2 %水泥+2 %石灰的UU 和CU 试验结 果,试样干密度1.72 g/cm3,标准养护7 d, u c =114.75 kPa,u φ =29°; cu c =91.1 kPa, cu φ =29°。CU 试验土样在围压下固结的效 果在总应力指标上未体现出来,可由有效强度指标体现c′ =77.3 kPa,φ ′ =31°。

岩体原位测试

岩体原位测试
图2 岩体p-W曲线
2.2 钻孔变形法
钻孔变形法是利用钻孔膨胀计等设备,通过水泵对一定长度的钻孔壁 施加均匀的径向载荷(图3),同时测记各级压力下的径向变形U。利用厚壁 筒理论可推导出岩体的变形模量Em(MPa)与U的关系为:
dp(1 m ) Em U
式中:d—钻孔直径(cm); p—压力(MPa); 其余符号意义同前。
式中,p为作用于刻槽壁 上的压力,Mpa;WR为测量 点A1、A2的相对位移,cm; WR=△y2-△y1, △y2、△y1 为 A1、A2 的绝对值位移,cm。
图4 相对变形计算示意图 图5狭缝法式验示意图
3 岩体强度试验
岩体的强度参数是工程岩体破坏机理分析及稳定性计算 不可缺少的参数,目前主要依据现场岩体力学试验求得。 特别是在一些大型工程的详勘阶段,大型岩体力学试验占 有很重要的地位,是主要的勘察手段。 原位岩体强度试验主要有直剪试验、单轴和三轴抗压试 验等。由于原位岩体试验考虑了岩体结构及其结构面的影 响,因此其试验成果较室内岩块试验更符合实际。
3.1 直剪试验
该方法是在平巷中制备试件,并以两个千斤顶分别在 垂直和水平方向施加外力而进行试验。试验时,先施加垂 直荷载,待其变形稳定后,再逐级施加水平建立直至试件 劈坏。 通过试验可获取如下资料:①岩体剪应力(τ)-剪位移(u) 曲线及法向应力(σ) –法向变形(W)曲线。②剪切强度曲线 及岩体剪切强度参数Cm、φm值。
侧视图
俯视图
岩体三轴试验仪器设备安装示意图
中国地质大学岩体力学网络课程—试验测试
/rock/
2 pD(1 m )ω pD(1 m )ω Eme Em We W 式中:p:承压板上单位面积压力, MPa;D:承压

土的抗剪强理论PPT课件

土的抗剪强理论PPT课件
二、三轴试验
三轴剪切试验,又称三轴压缩试验,是室内测定土的抗剪强度的一种较为完整的试验方 法。通常采用3-4个圆柱形式样,分别在不同的周围压力下测得土的抗剪强度
1.三轴剪切试验仪器
三轴剪切试验所采用的仪器可分 为应变控制仪和应力控制仪。
1–调压筒;2–周围压力表;3–周围压力阀;4–排水阀; 5–体变管;6–排水管;7–变形量表; 8–量力环;9–排 气孔;10–轴向加压设备;11–压力室;12–量管阀; 13–零位指示器;14–孔隙压力表;15–量管;16–孔隙 压力阀;17–离合器;18–手轮;19–马达;20–变速箱
§5.2土的强度理论
土的抗剪强度
排水条件(最重要) 剪切速率 应力状态 应力历史
应该指出:
土的c、 φ实际上只是表达关系试验成果的两个数学参数,从物理意义上
来说,在不同的法向应力作用下,土的粘聚力也不可能是常数。
§5.2土的强度理论
提问:对于某一种土来说,其抗剪强度τf 也相同吗?
⑴ τf 随剪切面上所受的法向应力σ而变,这就是土区别于其他许多建筑材
§5.2土的强度理论
§5.2 土的抗剪强度理论
一、库仑定律-土的强度规律 二、摩尔-库仑-强度理论 三、摩尔-库仑破坏准则-土的极限平衡条件
§5.2土的强度理论
一、库仑定律-土的强度规律 1、总应力库伦定律与抗剪强度指标
土体发生剪切破坏时,沿其内部某一滑动面发生相对滑动,而该滑动 面上的剪应力就等于土的抗剪强度。
特点: 试样是轴对称应力状态。垂直应力z一般是大主应力;径向 与切向应力总是相等r=,亦即1=z;2=3=r
方法: 首先试样施加静水压力—室压(围压) 1=2=3=const; 然后通过活塞杆施加的是应力差 Δ1= 1-3 。

土力学-第五章-土的抗剪强度指标3 土的动强度与砂土的振动液化1 张丙印

土力学-第五章-土的抗剪强度指标3 土的动强度与砂土的振动液化1 张丙印

Kc=3 Kc=2 Kc=1
破坏振 次 lgNf
土的动强度 19
§5.6 土的动强度与砂土的振动液化
液化现象
孔压u
智者乐水 仁者乐山
松砂 振动台
时间 T
饱和松砂在振动情况
下孔压急剧升高
在瞬间砂土呈液态
饱和松砂的振动液化 20
§5.6 土的动强度与砂土的振动液化
液化机理
(1)初始处于疏松状态
智者乐水 仁者乐山
(2)振动过程中处于悬浮状态 - 孔压升高(液化)
(3)振后处于密实状态
饱和松砂的振动液化 21
§5.6 土的动强度与砂土的振动液化
液化机理
智者乐水 仁者乐山
排出的剩 余孔隙水
振前松砂 的结构
振中颗粒悬浮, 有效应力为零
振后砂土 变密实
饱和松砂的振动液化 22
§5.6 土的动强度与砂土的振动液化
不固结不排水试验 1
§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
智者乐水 仁者乐山
无侧限压缩试验
cu
u=0
f
o 3=0
qu=
3=0的不排水试验
f = cu = qu/2
由于土样扰动等的
影响,一般稍低于 原位不排水强度
特别说明:十字板剪切试验所得到的抗剪强度
f 相当于土的不排水强度cu
不固结不排水
智者乐水 仁者乐山
第五章: 土的抗剪强度
§5.1 概述 §5.2 土的抗剪强度理论 §5.3 土的抗剪强度的测定试验 §5.4 应力路径与破坏主应力线 §5.5 土的抗剪强度指标 §5.6 土的动强度与砂土的振动液化
§5.6 土的动强度与砂土的振动液化
固结比
Kc=1/3

土力学

土力学

最大移位:60多米 最大沉陷:约10米 滑塌面积:7800多平方米 塌方体积:7.7万立方米 完成投资:1295万元 圩堤高度:18.6米
1999年下半年 :开工 2000年1月16日:圩堤出现局部滑坡
2月11日:混凝土墙齿槽滑动 3月13日:混凝土堤身变形加大 4月 9日:堤身滑塌
事故分析:“……是各种失误叠加造成的……”
附加应力 的计算
因素:底面形状;荷载分 布;计算点位置
基底压力计算 有效应力原理 常规三轴试验
基本概念 饱和土中孔隙水压力 和有 荷载不是很大
简化计算方法:
假定基底压力按直线分布的材料力学方法
17
1998年 九江大堤决口
“豆腐渣”工程 “王╳ ╳”工程
2000年 30公里 双钟圩堤身滑坡
《九江大堤今年又见“豆腐渣”》
《解放军报》 2000年08月14日
“豆腐脑”
《羊城晚报》2000年07月31日
18
鄱阳湖段的双钟圩: 全长1220米,总投资1550万元
上增加的压力。
2
一般三维应力状态: 1 2 3 三轴应力状态: 1 2 3
忽略中主应 力的影响
理论研究和工程实践中广泛应用
3
平面应变条件——二维问题
沿长度方向有足够长度, L/B≧10;
垂直于y轴切出的任意断面的几 何形状均相同,其地基内的应力 状态也相同;
一般先测定孔压系数B 可用于测定孔压系数A
轴向加压杆
量测剪切过程中产生的超 静孔隙水压力 u
顶帽
有机玻璃罩
压力室
测定: 轴向应变 轴向应力 孔隙水压力
橡皮膜 压力水


透水石
排水管 阀门

高等土力学(李广信) 教材习题解答PPT课件

高等土力学(李广信) 教材习题解答PPT课件

σx 83.33 71.13 66.67 71.13 83.33 100 116.67 128.87 133.33 128.87 116.67 100 83.33
σy 83.33 100 116.67 128.87 133.33 128.8 116.67 100 7
83.33 71.13 66.67 83.33 83.33
10
答案
• 蠕变比尺为1,仍为120年
精选PPT课件
11
2-6:
已知砂土试样的1=800kPa, 2 =500kPa, 3=200kPa, 计算I1、I2、I3、J2、J3、p、q和各是多少; 如果1=800kPa, 2= 3 =200kPa,上述各值 为多少?
精选PPT课件
12
解题与答案
1: I1=1500; I2=660000; I3=80000000; J2=90000; J3=0;p=500; q=519.6;
高等土力学教材 习题解答
精选PPT课件
0
1-1
• 拟在一种砂土上进行各种应力路径的三轴试验,
施加的各向等压应力都是c=100kPa,首先完成 了常规三轴压缩试验(CTC),当13208.9kPa 时,试样破坏。根据莫尔-库仑强度理论,试预 测在CTE、TC、TE、RTC和RTE试验中试样破坏 时与各为多少?
q=600; =-30
精选PPT课件
13
2-14
• 下面是承德中密砂在三种围压下的三轴试
验结果。用这些数据计Duncan双曲线E, 和E, B模型的参数。(见附表)
• Rf: 平均值; • K,n的确定; • Kb,m的确定。
精选PPT课件
14
答案
• K: 410 • Kur: 600 • n: 0.88 • : 35.6 • Rf: 0.81 • Kb: 290 • m: 0.75
  1. 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. 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. 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)。

受压,以区别真三轴受压试验。
如果采用空心圆筒试件,在筒外或筒内施加侧压, 还可进行二轴受压(C/C)或拉/压(T/C)试验
真三轴试验装置
简 介
Synopsis
试验装置的构造见图。 60年代, Krupp通用 建筑公司 机架焊接整体结构, 三轴刚性连接
试验中:试件挤在一角,变形增大时试件受到不对称应力增大。因为 轴是互相固定死的,变形得不到互相补偿。这种机械设备限制在试件 中产生强制应力,实测破坏荷载并不能真实代表试件的破坏荷载。
三轴分离试验装置
简 介
Synopsis
三轴分离试验装置:由三个独立的互不相连的机架组成,在水平 方向的两个机架,一个用缆绳悬挂起来,另一个放置在滚动轴承 上。垂直机架用平衡重物悬挂起来,能适应试件在水平方向和垂 直方向上受应力而产生的变形。
一框架 弹性悬 挂在另 一框架 上,钢 刷传力, 可减小 不对称 应力。
现代钢筋混凝土理论
三轴试验设备和方法
常规三轴试验机
简 介
Synopsis
一般利用已有的大型材料试验机,配备一个带活塞的高压 油缸和独立的油泵、油路系统。
常规三轴试验机
简 介
Synopsis
试验时将试件置于油缸内的活塞之下,试件的横 向由油泵施加液压,纵向由试验机通过活塞加压。试 件在加载前外包橡胶薄膜,防止高压油进入试件裂缝, 胀裂试件,降低其强度。 试验采用圆柱体或棱柱体试件,当试件三轴受压 (C/C/C)时,必有两方向应力相等,称为常规三轴
11
Li
图片
Picture
11
Li
图片
Picture
11
Li
图片
Pic构中一点的三向主应力值,随荷载的变化可 有不同的应力途径。已有的大部分三轴试验是等比例 ( σ 1:σ 2:σ 3 =const)单调加载、直到试件破坏。 应力比例由电 -液控制系统实现,一般设备都具备这 一功能。有些设备还可进行多种应力(变)途径的试 验,例如三向应力变比例加载、恒侧压加载、反复加 卸载、应变或应变速度控制加载等。需要指出,应用 三轴试验装置也可以进行混凝土的单轴受压和受拉试 验,得到相应的强度值和应力-应变曲线。但是这些试 验结果与用标准试验方法得到的不完全一致,有些甚 至相差较大。这是因为两者的试验加载设备、试件的 形状和尺寸、量测精度、承压面的摩擦约束等条件都 不相同。在分析混凝土的多轴性能时,一般取可比性 强的前者作为对比标准。
5、 试件的尺寸,即加载的空间很小(一般为 50~100mm),而承载力很大(1000~3000kN),要求 有较大而刚性的加载油缸和活塞)和承力(横梁和拉 杆)机构,造成构造上的困难; 6、试件受力后的变形过程中,要求三个方向施加 的力始终保持居中,不产生偏心作用;
Thank You!
Thank You!
程 序
Program
2、施加拉力 对试件施加拉力,须有高强粘结胶把试件和加载板牢固地粘结 在一起。此外,试件在浇注和振捣过程中形成含有气孔和水泥砂 浆较多的表层(厚约 2~ 4 mm),抗拉强度偏低,故用作受拉试
验的试件先要制作尺寸较大的混凝土试块,后用切割机锯除表层 ≥ 5 mm后制成。
3、应力和应变的量测 混凝土多轴试验时,试件表面有加载板阻挡,周围的空间很 小,成为应变量测的难点。试验中一般采用两类方法: ①直接量测法,在试件表面上预留浅槽(深 2~ 3 mm)内粘贴电 阻应变片,并用水泥砂浆填满抹平;或者在打磨过的试件棱边上 粘贴电阻片(影响试件性能,应变片可能被破坏); ②间接量测法,使用电阻式或电感式变形传感器量测试件同方 向两块加载板的相对位移,扣除事先标定的减摩垫层的相应变形 后,计算试件应变。 前者较准确,但量程有限,适用于二轴试验和三轴拉/压试 验;后者的构造较复杂,但量程大,适用于三轴受压试验。
擦作用,各承压端面的约束相互强化,可使混凝土的试验强 度成倍地增长,试验结果不真实,毫无实际价值。
混凝土多轴试验中,行之有效的减摩措施有4类: ①在试件和加压板之间设置减摩垫层; ②刷形加载板; ③柔性加载板; ④金属箔液压 垫。 后三类措施取得较好的试验数据,但其附件的构造复杂, 加工困难,造价高,且减摩效果也不尽理想。至今应用最多 的还是各种材料和构造的减摩垫层,例如两片聚四氟乙烯 (厚2 mm)间加二硫化钼油膏,三层铝箔(厚0.2 mm)中 间加二硫化钼油膏,分小块的不锈钢垫板等。
共同特点是:在3个相互垂直的方向都设有独立的活塞、液压缸、供油 管路和控制系统。 但主要机械构造差异很大,有的在3个方向分设丝杠和横梁等组成的 加载架,有的则利用试验机施加纵向应力,横向(水平)的两对活塞 和油缸置于一刚性承载框内,以减小设备占用空间,方便试验。
程 序
Program
在复杂结构中,混凝土的三向主应力不等,且可能是有拉 有压。显然,试验装置应能在3个方向施加任意的拉、压应 力和不同的应力比例(σ1:σ2:σ3)。70年代后研制的试 验装置大部分属此类。 真三轴试验装置的最大加载能力为压力: 3000 kN / 2000 kN / 2000 kN 拉力为: 200kN / 200kN 混凝土试件一般为边长50~150 mm的立方体。进行二轴 应力状态试验时.也可采用板式试件,最大尺寸为200 mm× 200 mm× 50 mm。 真三轴试验装置需要自行设计和研制,且无统一的试验标 准可依循,还有些复杂的试验技术问题需解决,造价和试验 费用都比较高。但是为了获得混凝土的真三轴性能,却又缺 之不可。
E-mail:hzx156@
程 序
Program
在设计混凝土的三轴试验方法和试验装置时,有些试验技术 问题需要研究解决,否则影响试验结果的可靠性和准确性, 决定三轴试验的成败。主要的技术难点和其解决措施有: 1、消减试件表面的摩擦 混凝土立方体试件的标准抗压试验中,只施加单向压力, 由于钢压板对试件端面的横向摩擦约束,提高了混凝土的试 验强度。在多轴受压试验时,如不采取措施消除或减小此摩
相关文档
最新文档