【正文】 。 收縮膜上方的空氣壓力與收縮膜下面的水壓之間的差值定義為基質(zhì)吸力 。陶瓷板用高嶺土焙燒制成 ， 一旦充水飽和 ， 由于收縮膜的阻擋 ， 空氣就不能通過陶瓷板 。 ? 如果要得到上述公式中的 3個(gè)抗剪強(qiáng)度的參數(shù) ， 試驗(yàn)時(shí)不僅需要量測(cè)孔隙水壓力 ， 而且還需要量測(cè)孔隙氣壓力 ，這在一般的常規(guī)三軸儀上是無(wú)法進(jìn)行試驗(yàn)的 ， 必須配備特殊的量測(cè)孔隙氣壓力的設(shè)備 。由于理解上的誤區(qū)和一些規(guī)范的規(guī)定不合適，引起了人們認(rèn)識(shí)上的混亂，用飽和土的試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定非飽和土的抗剪強(qiáng)度，這怎么能夠得到符合實(shí)際的指標(biāo)呢？ 非飽和土的抗剪強(qiáng)度公式 bfwafaff uuuc ???? t a n)(t a n)( ??????= 式中 c ? －有效粘聚力； fafu )( ?? －破壞面上的凈法向應(yīng)力； afu －破壞面上的孔隙氣壓力； ? ? －與凈法向應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)的內(nèi)摩擦角； fwa uu )( ? －破壞面上的基質(zhì)吸力； b? －表示抗剪強(qiáng)度隨基質(zhì)吸力而增加的速率。不知道是否合理。 ? 靈敏度 2uuqC =uut qqS?=例 題 ? 1. 計(jì)算大主應(yīng)力； ? 2. 計(jì)算有效的大、小主應(yīng)力； ? 3. 分別計(jì)算總應(yīng)力圓和有效應(yīng)力圓的半徑和圓心坐標(biāo)。 ?cu z ? 不適當(dāng)?shù)氖褂貌还探Y(jié)不排水剪 ? 用以計(jì)算地基承載力，不能反映基礎(chǔ)埋置深度對(duì)承載力的影響； ? 用以計(jì)算土壓力，不能反映實(shí)際的情況。 231 ?? ?231 ?? ?固結(jié)不排水剪資料整理 ? 試樣固結(jié)后的高度 ? 試樣固結(jié)后的面積 ? 試樣面積校正 3100 1 ???????? ??=VVhh c3200 1 ???????? ??=VVAAc11 ??= caAA總應(yīng)力分析 chh?=1? 231 ?? ?231 ?? ?軸向應(yīng)變 圓心坐標(biāo) 莫爾圓半徑 有效應(yīng)力分析 ? 有效應(yīng)力 ? 孔隙水壓力對(duì)強(qiáng)度的影響 ? 用有效應(yīng)力表示的強(qiáng)度 ? ?? ? ?f c u tg= ? ? ? ?? ? ?f c tg= ? ? ? ?u?=? ??? 有效應(yīng)力圓的圓心坐標(biāo)與半徑的計(jì)算公式表明，有效應(yīng)力圓的圓心與總應(yīng)力圓的圓心之差為破壞時(shí)的孔隙水壓力，有效應(yīng)力圓的半徑與總應(yīng)力圓相同。 ? 破壞應(yīng)力圓的半徑 ? 主應(yīng)力差加小主應(yīng)力就得到大主應(yīng)力 ?1。 ? 軸向力除以校正后的試樣面積，就得到主應(yīng)力差 ?1 ?3 。 三軸試驗(yàn)結(jié)果的資料整理 ? 有 4個(gè)土樣分別在周圍壓力為 50kPa、 100kPa、150kPa和 200kPa作用下固結(jié)不排水試驗(yàn)，測(cè)得剪切破壞時(shí)的偏應(yīng)力如表所示。 固結(jié)排水試驗(yàn)（ CD試驗(yàn)） ? 在施加周圍壓力和偏應(yīng)力的全過程中，土樣始終處在排水狀態(tài)，剪切速率應(yīng)使孔隙水壓力始終處于消散為零的狀態(tài)，因此排水閥門和孔隙水壓力閥門始終是打開的。 ? 固結(jié)不排水試驗(yàn)得出的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)用 ccu、 ?cu 表示。 飽和土的不固結(jié)不排水試驗(yàn) 非飽和土的不固結(jié)不排水試驗(yàn) 固結(jié)不排水試驗(yàn)（ CU試驗(yàn)） ? 試驗(yàn)時(shí)先對(duì)土樣施加周圍壓力并打開排水閥門 ， 在土樣排水所過程中可以觀察到土樣高度逐步減小和土樣體積的減小 ， 如果同時(shí)量測(cè)孔隙水壓力則可觀察到孔隙水壓力逐步消散 。 ? 三軸儀的控制系統(tǒng)可以分別控制土樣在周圍壓力和偏應(yīng)力作用時(shí)的排水條件 ， 可以克服直剪儀無(wú)法控制排水條件的缺點(diǎn) ， 因此能夠測(cè)定在不同固結(jié)排水條件下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 。 ? 對(duì)于剪切時(shí)不排水的試驗(yàn) ， 采用量測(cè)穩(wěn)壓系統(tǒng)中補(bǔ)充給壓力室的水量來(lái)測(cè)定土樣的體積變形 ， 此時(shí)穩(wěn)壓系統(tǒng)具有量測(cè)的作用 ， 但對(duì)壓力水去除氣泡的要求很高 。 圓柱形的土樣用橡皮膜包裹密封后置于壓力室內(nèi) ， 由周圍壓力系統(tǒng)通過壓力水對(duì)土樣施加周圍壓力 ?3， 由軸向加壓設(shè)備通過量力環(huán) 、 活塞桿對(duì)土樣施加軸向的偏應(yīng)力 （ ?1?3） ，在忽略土樣帽與土樣之間摩擦力的條件下 ， 周圍壓力 ?3即為小主應(yīng)力 ， 偏應(yīng)力與周圍壓力之和 ?3 +(?1?3)即為大主應(yīng)力 ?1 。 三軸儀設(shè)備 三軸儀的主機(jī) ? 三軸剪力儀由主機(jī) 、 穩(wěn)壓系統(tǒng)和量測(cè)系統(tǒng)三個(gè)部分組成 。在破壞圓上，有兩個(gè)特征點(diǎn)，一個(gè)的最大剪應(yīng)力，將每個(gè)破壞圓是的最大剪應(yīng)力點(diǎn)連成 Kf線， Kf線不是強(qiáng)度包線。當(dāng)土體處于 K0條件時(shí)，如圖中的 K0圓，此時(shí)的土體處于彈性平衡狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生破壞。 ，粘聚力為 20kPa， 承受大主應(yīng)力和小主應(yīng)力分別為 450kPa和 150kPa ? 如果用圖解法，則同樣會(huì)得到摩爾應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度線相切的結(jié)果。 ， 粘聚力為 20kPa，承受大主應(yīng)力和小主應(yīng)力分別為 4 5 0 kPa 和150kPa， 試判斷該土樣是否達(dá)到極限平衡狀態(tài) ？ ? 解 已知小主應(yīng)力 ， 現(xiàn)將其余已知的有關(guān)數(shù)據(jù)代入到式 (66)的右側(cè) ， 得小主應(yīng)力的計(jì)算值為： ? 計(jì)算結(jié)果可以認(rèn)為的計(jì)算值與已知值相等 ， 所以該土樣處于極限平衡狀態(tài) 。 ? 三軸試驗(yàn)結(jié)果的資料整理 ： ? 試驗(yàn)資料的分析計(jì)算： 三軸試驗(yàn)原理 ? 三軸試驗(yàn)是建立在軸對(duì)稱極限平衡理論基礎(chǔ)上的一種土工試驗(yàn)，與直剪試驗(yàn)相比，應(yīng)力條件明確，分析原理嚴(yán)密，可以模擬各種排水條件和應(yīng)力條件。 三軸試驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定與資料分析 ? 三軸試驗(yàn)原理 : ? 以材料力學(xué)的摩爾圓表示一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)為基礎(chǔ)，以庫(kù)侖強(qiáng)度理論為準(zhǔn)則。 三軸試驗(yàn) ? 三軸試驗(yàn)的土樣是在軸對(duì)稱應(yīng)力條件下剪切的，圓柱形土樣側(cè)面作用著小主應(yīng)力 ?3 ， 頂面和底面作用著大主應(yīng)力 ?1 ， 大、小主應(yīng)力可以根據(jù)試驗(yàn)要求控制其大小和變化。 ? 直剪試驗(yàn)也不適用于砂土和軟土。 剪切過程中剪切面在變化 ? 剪切面積隨剪切位移的增加而減小且土樣應(yīng)力條件非常復(fù)雜 這一缺點(diǎn)限制了直剪儀在研究方面的應(yīng)用，但在工程實(shí)用方面引起的誤差是可以容許的。實(shí)際工程中，剪切總是沿著最薄弱的方向發(fā)展，而水平方向往往并不是最薄弱的。 人為規(guī)定了剪切面 ? 直剪試驗(yàn)時(shí)土樣的 剪切面是人為規(guī)定的 。試驗(yàn)砂土?xí)r，細(xì)小的砂粒嵌進(jìn)上下盒之間的縫隙中使摩阻力增大，使試驗(yàn)結(jié)果失真。 儀器構(gòu)造的缺陷 ? 直剪儀上下盒之間的縫隙 ? 為了避免上下盒之間的摩擦， 在上下盒之間留有一定的縫隙 。這是由于低塑性土的滲透系數(shù)比較大，在固結(jié)快剪試驗(yàn)中孔隙水消散很快，剪切時(shí)土的固結(jié)狀態(tài)已接近于慢剪試驗(yàn)，因此兩者的結(jié)果相近。 直剪試驗(yàn)排水控制措施 豎向壓力 剪應(yīng)力 結(jié)果 快剪 不用透水板 立即剪切 快速 固結(jié)快剪 用透水板 快速 剪切時(shí)透水途徑通暢 慢剪 用透水板 慢速 直剪儀不能有效地控制排水 ? 直剪儀中的土樣無(wú)法封閉，無(wú)論土樣承受法向應(yīng)力或剪應(yīng)力，無(wú)論剪切速度多快，孔隙水總會(huì)沿著土樣和環(huán)刀之間的縫隙流失，無(wú)法測(cè)定不排水條件下的強(qiáng)度，使快剪試驗(yàn)的結(jié)果特別離散，而且內(nèi)摩擦角往往偏大，用于工程是偏于危險(xiǎn)的；在固結(jié)快剪試驗(yàn)中，剪切時(shí)的排水也使內(nèi)摩擦角偏大。 慢剪試驗(yàn) ? 施加豎向壓力后土樣固結(jié)排水的要求與固結(jié)快剪試驗(yàn)相同，在固結(jié)終了后以相當(dāng)慢的速度施加水平剪力，剪切速率控制在小于 /min以使土樣在剪切過程中有充分時(shí)間排水和產(chǎn)生體積變形，得到的指標(biāo)模擬完全排水的工況。 ? 這種試驗(yàn)方法模擬在法向應(yīng)力作用下固結(jié)完成但在剪應(yīng)力作用下不排水的工況，由于放置了透水板，更不能保證在剪切時(shí)處于完全不排水的狀態(tài)，對(duì)于透水性比較大的土樣將會(huì)得到過大的抗剪強(qiáng)度值。 固結(jié)快剪試驗(yàn) ? 在土樣上下兩面安置透水石 ， 在施加豎向壓力以后給以充分時(shí)間使土樣固結(jié)排水 ?？旒粼囼?yàn)得到的指標(biāo)用 cq 、 ?q表示。 直剪試驗(yàn)