土力學(xué)原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(參考版)
2025-07-28 16:50本頁面
【正文】 。 有效內(nèi)摩擦角： 有效粘聚力：式中：是應(yīng)力路徑圖上破壞點(diǎn)連線的傾角（176。對(duì)于有效內(nèi)磨擦角和有效粘聚力，應(yīng)以為圓心，以為半徑繪制有效破壞應(yīng)力圓確定。 圖7－2 主應(yīng)力差與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線 圖7－3 有效應(yīng)力比與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線（8）孔隙水壓力u與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線（圖74）：以孔隙水壓力u為縱坐標(biāo)，軸向應(yīng)變?yōu)闄M坐標(biāo)，繪制關(guān)系曲線。（5）按下式計(jì)算破壞時(shí)有效主應(yīng)力： 式中：、是破壞時(shí)有效主應(yīng)力和有效小主應(yīng)力（kPa）；、為大主應(yīng)力和小主應(yīng)力（kPa）；為破壞時(shí)孔隙水壓力（kPa）；（6）主應(yīng)力差與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線（圖72）：以主應(yīng)力差為縱坐標(biāo)，軸向應(yīng)變?yōu)闄M坐標(biāo)，繪制關(guān)系曲線，取曲線上主應(yīng)力差的峰值作為破壞點(diǎn)，無峰值時(shí)，取15%軸向應(yīng)變時(shí)的主應(yīng)力差值作為破壞點(diǎn)。（3）按下式計(jì)算剪切過程中的平均斷面積和應(yīng)變值：(cm2) 式中：為剪切過程中平均斷面積（cm2）；是剪切過程中軸向應(yīng)變%；是剪切時(shí)軸向變形（mm）。（三）、成果整理（1）按下式計(jì)算孔隙水壓力系數(shù)： 或 或 式中：B是各向等壓作用下的孔隙水壓力系數(shù)；是試樣在周圍壓力增量下所出現(xiàn)孔隙水壓力增量（kPa）；是周圍壓力的增量（kPa）；是在周圍壓力下所產(chǎn)生的孔隙水壓力（kPa）；是周圍壓力（kPa）；是偏壓應(yīng)力作用下的孔隙水壓力系數(shù)；是大主應(yīng)力增量（kPa）；是剪損時(shí)的孔隙水壓力（kPa）；是剪損時(shí)的大主應(yīng)力增量（kPa）；是試樣在主應(yīng)力差下所產(chǎn)生的孔隙水壓力增量（kPa）。當(dāng)測(cè)力計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)峰值時(shí)，剪切應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行到軸向應(yīng)變量為15%～20%。%～%的軸向應(yīng)變（），測(cè)讀一次測(cè)力計(jì)讀數(shù)和軸向變形值。②將軸向變形的百分表、軸向壓力測(cè)力環(huán)的百分表及孔隙水壓力計(jì)讀數(shù)均調(diào)速至零點(diǎn)。④轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)檔手輪，微調(diào)壓力機(jī)升降臺(tái)，使活塞與試樣接觸，此時(shí)軸向變形指示計(jì)的變化值為試樣固結(jié)時(shí)的高度變化。②同時(shí)測(cè)定土體內(nèi)與周圍壓力相應(yīng)的起始孔隙水壓力，施加周圍壓力后，在不排水條件下靜止15～30分鐘后，記下起始孔隙水壓力讀數(shù)。⑤裝上壓力筒擰緊密封螺帽，并使傳壓活塞與土樣帽接觸。③打開試樣底座開關(guān)，讓量管中水（有時(shí)采取高量管所產(chǎn)生的水頭差）從底座流入試樣與橡皮膜之間，排除試樣周圍的氣泡，關(guān)閉開關(guān)。①打開試樣底座的開關(guān)（孔隙水壓力閥和量管閥），使量管里的水緩緩地流向底座，并依次放上透水石和濾紙，待氣泡排除后，再放上試樣，試樣周圍貼上濾紙條，關(guān)閉底座開關(guān)。(二)、操作步驟：（1）將制備成大于試樣直徑和高度的毛坯，放在切土器內(nèi)用鋼絲鋸和修土刀，制備成所要求規(guī)格的試樣，最后量其直徑、高度、稱其重量，并選擇代表性的土樣測(cè)定含水量。 （3）電子天平：稱量210 g， g。（1－調(diào)壓桶；2－周圍壓力表；3－周圍壓力閥；4－排水閥；5－體變管；6－排水管；7－變形量表；8－測(cè)力環(huán)；9－排氣孔；10－軸向加壓設(shè)備；11－壓力室；12－量管閥；13－零位指標(biāo)器；14－孔隙壓力表；15－量管；16－孔隙壓力閥；17－離合器；18－手輪；19－馬達(dá)；20－變速箱。 （f）軸向應(yīng)變（位移）測(cè)量裝置 軸向距離采用大量程百分表（0～30mm百分表）或位移傳感器測(cè)得。 （d）周圍壓力穩(wěn)壓系統(tǒng) 采用調(diào)壓閥控制，調(diào)壓閥當(dāng)控制到某一固定壓力后，它將壓力室的壓力進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償而達(dá)到周圍壓力的穩(wěn)定。 （c）軸向壓力測(cè)量系統(tǒng) 通常的試驗(yàn)中，軸向壓力由測(cè)力計(jì)（測(cè)力環(huán)或稱應(yīng)變?nèi)Φ鹊龋﹣矸从惩馏w的軸向荷重，測(cè)力計(jì)為線性和重復(fù)性較好的金屬彈性體組成，測(cè)力計(jì)的受壓變形由百分表測(cè)讀。（a）三軸壓力室 壓力室是三軸儀的主要組成部分，它是由一個(gè)金屬上蓋、底座以及透明有機(jī)玻璃圓筒組成的密閉容器，壓力室底座通常有3個(gè)小孔分別與圍壓系統(tǒng)以及體積變形和孔隙水壓力量測(cè)系統(tǒng)相連。三、試驗(yàn)步驟：(一)、儀器設(shè)備（1）。固結(jié)不排水試驗(yàn)：試樣先在周圍壓力下讓土體排水固結(jié)，待固結(jié)穩(wěn)定后，再在不排水條件下施加軸向壓力直至破壞，可同時(shí)測(cè)定總抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和或有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和及孔隙水壓力系數(shù)。三軸試驗(yàn)一般有不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU）、固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU）和固結(jié)排水試驗(yàn)（CD）三種。本試驗(yàn)的主要目地是了解三軸剪切試驗(yàn)的基本原理，掌握三軸剪切試驗(yàn)的基本操作方法，了解三軸剪切試驗(yàn)不同排水條件的控制方法和孔隙壓力的測(cè)量原理，進(jìn)一步鞏固抗剪強(qiáng)度的基本理論。其直線的傾角為摩擦角，縱坐標(biāo)截距即為內(nèi)聚力，見圖6－2（b）。3）以剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)，剪切位移為橫坐標(biāo)，繪制剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線，見圖62（a），取曲線上剪應(yīng)力的峰值為抗剪強(qiáng)度，無峰值時(shí)，取剪切位移4mm所對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力為抗剪強(qiáng)度。（8）計(jì)算與制圖1）抗剪強(qiáng)度的計(jì)算：式中，是土的抗剪強(qiáng)度（kPa）；R是量力環(huán)中測(cè)微表讀數(shù)，；K是量力環(huán)率定系數(shù)，以kPa/。）（6）拆卸荷重、加壓架、鋼珠、傳壓板與上盒、取出土樣。如測(cè)微表指針一直緩慢前進(jìn)，說明不出現(xiàn)峰值，則破壞以變形控制進(jìn)行到剪切變形達(dá)4mm時(shí)為止。（5）拔去固定銷，開動(dòng)秒表，以每分鐘4～12轉(zhuǎn)的均勻速率轉(zhuǎn)動(dòng)手輪（本試驗(yàn)以每分鐘6轉(zhuǎn)為宜），轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不應(yīng)中途停頓或時(shí)快時(shí)慢。（3）順次放上傳壓板、鋼珠和加壓板，按規(guī)定加垂直荷重，按規(guī)定加垂直荷重，一般一組四次試驗(yàn)，建議采用100 kPa（吊盤+），200 kPa（吊盤++ kg砝碼），300 kPa（吊盤++ kg砝碼+ kg砝碼），400kPa（吊盤++ kg砝碼+ kg砝碼+ kg砝碼）。在下盒內(nèi)放濕濾紙和透水板。（2）試樣安裝。按規(guī)范規(guī)定，測(cè)定試樣的密度及含水量。圖6－1 應(yīng)變式直剪儀（2）環(huán)刀（截面積為30cm2）；（3）其它：百分表、秒表、電子天平（）、電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱、修土刀、推土器等。垂直荷重：通過杠桿比（1:12）放砝碼來施加。本儀器對(duì)粘性土和砂性土均適用。三、試驗(yàn)步驟：（一）、試驗(yàn)儀器（1）ZJ應(yīng)變控制直剪儀，如圖6－1所示。固結(jié)快剪試驗(yàn)指在試樣上施加垂直壓力，待試樣排水固結(jié)穩(wěn)定后，快速施加水平剪應(yīng)力。二、試驗(yàn)方法：根據(jù)實(shí)際情況選用快剪、固結(jié)快剪、慢剪三種方法。式中，p1代表100kPa；p2代表200kPa；e1 、e2分別對(duì)應(yīng)pp2的孔隙比。3）繪制壓縮曲線，即孔隙比對(duì)壓力的
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