【文章內(nèi)容簡介】 (b) S3D triaxial test Comparison of stress systems between conventional triaxial test and S3D triaxial test. 0501001502002503003500 1 2 3 4 ε a/%σvσh/kPaσ vi=300 σ hi=150σ vi=400 σ hi=200σ vi=450 σ hi=225 應(yīng)力應(yīng)變曲線及體積應(yīng)變曲線 (A2組 ) 0501001502002503003504004505000 1 2 3 4 ε a/%σv, σh /kPaσ v( σ vi=300 σ hi=150)σ v( σ vi=400 σ hi=200)σ v( σ vi=450 σ hi=225)σ h( σ vi=300 σ hi=150)σ h( σ vi=400 σ hi=200)σ h( σ vi=450 σ hi=225)01234567891011121314150 1 2 3 4 5 ε a/%εv /%σ vi=300 σ hi=150σ vi=400 σ hi=200σ vi=450 σ hi=225300250200150100500501001502002505 4 3 2 1 0ε a/%σvσh /kPaσ vi=200 σ hi=100σ vi=300 σ hi=150σ vi=400 σ hi=200 應(yīng)力應(yīng)變曲線及體積應(yīng)變曲線 (B4組 ) 0501001502002503003504004505 4 3 2 1 0ε a/%σv, σh /kPaσ v( σ vi=200 σ hi=100)σ v( σ vi=300 σ hi=150)σ v( σ vi=400 σ hi=200)σ h( σ vi=200 σ hi=100)σ h( σ vi=300 σ hi=150)σ h( σ vi=400 σ hi=200)98765432105 4 3 2 1 0ε a/%εv /%σ vi=200 σ hi=100σ vi=300 σ hi=150σ vi=400 σ hi=200 壓縮破壞 擠長破壞 卸載試驗的試樣破壞狀態(tài) 100150200250300350400100 200 300 400 500 600 700p/kPaq/kPaE x p e ri m e nt a l da t aL i ne a r fi x i ng va l ue不同卸載應(yīng)力路徑下強度與常規(guī)三軸試驗對比 2001501005005010015020050 100 150 200 250 300 350p/kPaq/kPaE x p e ri m e nt a l da t a for c om p re s s i on fa i l ure E x p e ri m e nt a l da t a for e x t e ns i on fa i l ure L i ne a r fi x i ng for c om p re s s i on fa i l ureL i ne a r fi x i ng for e x t e ns i on fa i l ure試驗條件與現(xiàn)場條件 的對應(yīng)關(guān)系 粘土地基上的分層慢速填方 在 1層固結(jié)后，快速施工 2層 1 2 軟土地基上的快速填方 固結(jié)排水試驗 固結(jié)不排水試驗 不固結(jié)不排水試驗 54 抗剪強度試驗 二、三軸壓縮試驗 54 抗剪強度試驗 二、三軸壓縮試驗 ?優(yōu)點： 1 應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力路徑明確； 2 排水條件清楚，可控制； 3 破壞面不是人為固定的 ?缺點： 設(shè)備相對復(fù)雜，現(xiàn)場難以試驗 說明： ?3＝ 0 即為 無側(cè)限抗壓強度試驗 優(yōu)點和缺點 ?真三軸儀 ?空心圓柱扭剪儀 試樣 三軸壓縮試驗中當周圍壓力 σ3 ＝ 0時即為無側(cè)限試驗條件，這時只有 q= σ1。 所以，也可稱為 單軸壓縮試驗 。由于試樣的側(cè)向壓力為零，在側(cè)向受壓時，其側(cè)向變形不受限制，故又稱為無側(cè)限壓縮試驗。同時，又由于試樣是在軸向壓縮的條件下破壞的，因此，把這種情況下土所能承受的最大軸向壓力稱為無側(cè)限抗壓強度以 qu表示。試驗時仍用圓柱狀試樣，可在專門的無側(cè)限儀上進行，也可在三軸儀上進行。 54 抗剪強度試驗 三、 無側(cè)限抗壓強度 當軸向壓力與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線出現(xiàn)明顯的峰值時，則以峰值處的最大軸向壓力作為土的無側(cè)限抗壓強度 qu； 當軸向壓力與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線不出現(xiàn)峰值時，則取軸向應(yīng)變 ε＝ 20％ 處的軸向壓力作為土的無側(cè)限抗壓強度 qu。 求得土的無側(cè)限抗壓強度 qu后，即可繪出極限應(yīng)力圓。 2qcuf ???54 抗剪強度試驗 三、 無側(cè)限抗壓強度 54 抗剪強度試驗 三、 無側(cè)限抗壓強度 2qcuf ???54 抗剪強度試驗 四、原位十字板剪切試驗 ? 一般適用于測定軟粘土的不排水強度指標； ? 鉆孔到指定的土層，插入十字形的探頭； ? 通過施加的扭矩計算土的抗剪強度 假定： (1) 剪破面為圓柱面； (2) 抗剪強度均勻； 推導(dǎo)其抗剪強度計算公式如下： 試驗設(shè)備及試驗方法簡介 —— m a x 1 2M M M??fvfh ?? ?時： ffHDDMMM ???? ??????262321m axm ax2()23fMDDH????fhDfhDrrrM ???? ????? ?6d2232/01fvDDHM ?? ???22 M1 H D M2 54 抗剪強度試驗 四、原位十字板剪切試驗 55 三軸壓縮試驗中的孔隙應(yīng)力系數(shù) 在常規(guī)三軸壓縮試驗中，試樣先承受周圍壓力 σc固結(jié)穩(wěn)定，以模擬試樣的原位應(yīng)力狀態(tài)。這時，超孔隙水應(yīng)力uo為零。在試驗中分兩個階段來加荷，先使試樣承受周圍壓力增量 Δσ3， 然后在周圍壓力不變的條件下施加大、小主應(yīng)力之差（ Δσ1－ Δσ3)(即附加軸向壓力 q）。 若試驗是在不排水條件下進行，則 Δσ3和（ Δσ1－ Δσ3)的施加必將分別引起超孔隙水應(yīng)力增量 Δu1和 Δu2。 超孔隙水應(yīng)力的總增量為 Δu=Δu1+Δu2 ， 總的超孔隙水應(yīng)力為 u=u0+ Δu＝ Δu = + + 一 .孔隙應(yīng)力系數(shù) B 當試樣在不排水條件下受到各向相等壓力增量 Δσ3時，產(chǎn)生的孔隙應(yīng)力增量為 Δu1， 將 Δu1與 Δσ3之比定義為孔隙應(yīng)力系數(shù) B， 即 B＝ Δu1/Δσ3 式中 B是在各向施加相等壓力條件下的孔隙應(yīng)力系數(shù)。它是反映土體在各向相等壓力作用下，孔隙應(yīng)力變化情況的指標，也是反映土體飽和程度的指標。 在飽和土的不固結(jié)不排水剪試驗中，周圍壓力增量將完全由孔隙水承擔(dān)，所以 B＝ 1； 當土完全干燥時，孔隙氣的壓縮性要比骨架的壓縮性高的多，這時周圍壓力增量將完全由土骨架承擔(dān)，于是 B＝ 0。 在非飽和土中，孔隙中流體的壓縮性與土骨架的壓縮性為同一量級， B介于 0與 1之間。飽和度越大， B越接近 1。 55 三軸壓縮試驗中的孔隙應(yīng)力系數(shù) 二 .孔隙應(yīng)力系數(shù) A 當試樣受到軸向應(yīng)力增量 q(即主應(yīng)力差 Δσ1－ Δσ3） 作用時，產(chǎn)生的孔隙水應(yīng)力為 Δu2， Δu2的大小與主應(yīng)力差 Δσ1－ Δσ3及土樣的飽和程度有關(guān)，我們定義另一孔壓系數(shù) A如下： Δu2=BA（ Δσ1－ Δσ3 ） 式中 A是在偏應(yīng)力條件下的孔隙應(yīng)力系數(shù)，其數(shù)值與土的種類、應(yīng)力歷史等有關(guān)。上式也可寫成： 式中： 是綜合反映主應(yīng)力差（ Δσ1－ Δσ3） 作用下孔隙應(yīng)力變化情況的一個指標。 AΔu2=A(Δσ1－ Δσ3 ) 55 三軸壓縮試驗中的孔隙應(yīng)力系數(shù) 55 三軸壓縮試驗中的孔隙應(yīng)力系數(shù) 二 .孔隙應(yīng)力系數(shù) A 三向壓縮條件下的孔隙 應(yīng)力為： Δu= Δu1+ Δu2 =BΔσ3 + BA（ Δσ1－ Δσ3 ） 上式還可改寫成 或 式中： 也是一個孔隙應(yīng)力系數(shù)，它表示在一定周圍應(yīng)力增量作用下，由主應(yīng)力增量 Δσ1所引起的孔隙應(yīng)力變化的一個參數(shù)。這一參數(shù)可在三軸壓縮試驗中模擬土的實際受力狀態(tài)來測定。在堤壩穩(wěn)定分析中，可用來估算堤壩的初始孔隙應(yīng)力。 B飽和土 B=1： Δu1=BΔσ3 = Δσ3 Δu2=BA（ Δσ1－ Δσ3 ） =A（ Δσ1－ Δσ3 ） 飽和土不固結(jié)不排水試驗中： Δu= Δu1+ Δu2=BΔσ3 + BA（ Δσ1－ Δσ3 ） 飽和土固結(jié)不排水試驗中： Δu= Δu2= BA（ Δσ1－ Δσ3 ） 固結(jié)排水試驗中： Δu= 0 55 三軸壓縮試驗中的孔隙應(yīng)力系數(shù) 56 應(yīng)力路徑的概念及其在強度問題中的應(yīng)用 一、應(yīng)力路徑表