土工试验报告

学号：0330502027 姓名：胡 昕

三轴固结排水剪

一、试验目的：

1． 测定应力～应变～体变关系曲线，确定变形参数；

2． 测定强度指标：Cd,?d

二、试验原理：

线弹性模型：应力～应变E、?、K、G

??z?? E?，???，G????z??? ??

3?E?V ?0(1?2?),K?3(1?2?)VE非线性弹性模型： E—?模型，邓肯—张模型 1．切线弹性模量

在试验中，保持?3不变，加轴向应力?????。对于某一?， ?1??3~?的关系可表示为：

?1??3???1??3

?aa?b?a

?a?b?

a12?[1?b(???)] 132(a?b?)a

E?

a?(????)??=

1 E

n

Rf?(?1??2)f

(?1??2)u??3?Ei?Kpa??P??,pa?98.1Kpa

?a? R?b(?1??3)

2n?(1?sin?)(?1??3)???3?Kpa Et??1?Rf?? ?2cos??2?sin?Pa??3??求出K、n、Rf、C、?

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2．切线泊松比?~?——双曲线关系

?????A??f?D(??)

?(??)f? ??(1?A)

(?1??3)?D??3Kp??p??????R(1?sin?)(?1??3)???1???2Ccos??2?sin?3???

??G?Flg???3?? Pa?????G?Flg?3??Pa?

??(1?A)2 求出参数D、F、G 3．切线体积模量

K?1?(?1??3)? 3??因(?1??3)/3~?v，常常不是直线，取应力水平S=0.7相应的点与原点连线的斜率K作为平均斜率。

K?(?1??3)s?0.7

3(?r)s?0.7 K求出K、m 4．回弹模量

????KPa?3?

?Pa?E?Kp(?p)

求出K、n

实验仪器：

同三轴固结不排水剪试验。

试验步骤：

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试样制备：

采用人工击实法制备土样，注意击实分5层，测定土样?，?.；

2．抽气饱和：使饱和度Sr>97%； 3．试样安装：

·从饱和器中取出试样，在侧面贴上7条 6mm左右湿滤纸条，底部顶部放上滤纸，再开孔隙压力阀及量管阀，使仪器底座充水排气，关阀。仪器底座放透水石，再放上湿滤纸，放置试样。

·将橡皮膜套在承膜筒内，两端向外翻出，用吸球从吸嘴吸气，使橡皮膜贴紧承膜筒内，然后将承膜筒套在试样外，放气，翻起橡皮膜，取出承膜筒。用橡皮筋将橡皮膜下端扎紧在仪器底座上。 ·用软刷子或双手自下向上轻持久试样，以排除试样与橡皮膜之间的气泡。

·打开排水阀，使水从试样帽徐徐流出以排出管路中气泡，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，吸出试样与橡皮膜之间多余水分，关排水阀。

·压力室装上，并注满水，放低排水管使其水面与试样高度齐平，测得其水面读数。

·使量管水面位于试样中心高度，升量管阀，用调压筒调整零位指示器的水银面于毛细管指示线，记下孔隙压力表初始读数，关量管阀。 ·施加围压，调整各量阀。 4．排水固结：

·用调压管先将孔压表读数调至该级围压大小，缓缓打开孔压阀，并同时放置调压管，使毛细管内水银面保持不变，测定稳定后的孔压读数，减去孔压表初始读数，为围压下起始孔压u。 ·打开排水阀，使土样在围压下固结、固结度至少应达到95%。

·固结完成后，关闭排水阀，记下排水管及孔压表读数，然后转动细调手轮，到量力环量表开始微动表示，活塞与试样接触，记下轴向变形量表读数。量力环表、垂直变形表调至零。 5．试样剪切：

固结完成后，继续打开排水阀，采用很慢的轴向应变速率（每分钟0.012~0.003%轴向应变），施加轴向偏应力剪切。剪切过程中观测孔压表读数，要求在整个剪切过程中不产生明显的孔隙水压力。每隔一定的轴向应变测读轴向力测力钢环读数、轴向变形量读数。

五、试验记录：

剪切速率：0.073mm/分；钢环系数：12.0246N/0.01mm，固结压力：?3=400Kpa。排水管初读数：38.8cm；

3

排水管稳定读数：32.8cm；孔压表读数：394Kpa。

固结下沉量?hc?0.32mm；固结后试样净高hc?7.764cm；

3

B?U1?3?394400?98.5%；(?1??3)f?1027.52kPa

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三轴固结排水试验记录表

轴向变形读数轴向试样校正钢环读数主应力差排水量cm3排水管读数0204060801001502002503003504004264214073924004104204255006007008001000120014000.0000.2580.5150.7731.0301.2881.9322.5763.2203.8644.5085.1525.4875.4225.2425.0495.1525.2815.4105.4746.4407.7289.01611.30011.32411.35211.37911.40511.43311.49911.54611.58911.64311.67711.72211.73111.71511.69111.66311.66911.68311.69611.69811.79611.93212.06902.82.82.82.83.113.92736.243.7505555.73020023.53748.153.266.373.78086.396.5105.9113.60.00029.73229.65929.58929.52232.604145.354281.194375.592451.323514.884564.182570.933307.928205.7010.000242.154380.834494.527546.843675.872742.699797.078849.369925.200987.1641027.52525.625.5625.5525.5325.525.4925.4225.224.924.7724.4424.1923.9523.8923.8823.8523.8823.7623.7223.5523.3523.1222.922.722.5422.47排水量△V00.040.050.070.10.110.180.40.650.831.161.411.651.711.721.751.81.821.841.882.052.252.482.652.93.063.13体变(%)(%)(%)U?2应变面积(cm)0.01mm(0.01mm（%）)?v?0.0000.0460.0570.0800.1140.1250.2050.4560.7410.9461.3221.6071.8811.9491.9601.9952.0522.0742.0972.1432.3372.5652.8273.0213.3053.4883.568?VVc1?a?r?(?a2?1??3??v)0.0000.0090.0170.0260.0350.0400.0130.0090.0090.0090.0090.0090.0100.0180.0250.0210.0140.0110.0100.0100.0100.0110.0120.0140.0160.0180.1060.2290.3470.4580.5810.8631.0601.2401.4591.5931.7721.8031.7371.6411.5501.6031.6561.6662.0522.5823.0953.6424.7875.9847.232?r?a0.4120.4450.4480.4450.4510.4470.4120.3850.3780.3530.3440.3290.3200.3130.3020.3010.3040.3060.3040.3190.3340.3430.3530.3720.3870.401#DIV/0!1.52710.30412.21812.88012.54215.45612.90018.03213.294

由图（图在下页），可得到以下一些参数：

? cR k n (KPa) (?) 154.2 24.1 0.74 111.56 0.42 六、试验误差分析：

G 0.37 F 0.13 D 1.83 kb 58.3 m 0.39 kur n 475.72 0.78 1．试验数据所得曲线，总的趋势基本正确，但个别点偏离较远，为各组数据均有人为误差，在三轴仪操作过程中不是非常规范造成的。

2．由于试样排水固结时间短，孔隙水应力没有完全消散，从而将部分孔隙压力作为有效应力考虑，这

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也将影响摩尔应力圆，从而影响C、?值。

σ1-σ3(kPa)12001000800600400200002468101214161820εa(%)应力应变关系曲线εa(%)02468101214161820012τ(kPa)700600500400300200100002004006008001000120014001600σ(kPa)应力摩尔圆εa/(σ1-σ3)0.0250.0200.0150.0100.0050.000y = 0.0007x + 0.0051R2 = 0.999834体变关系曲线σ1-σ3(kPa)0.005.0010.015.020.025.00000000000εa(%)εa/(σ1-σ3)--εa曲线εr/εaεv(%)0.50.40.30.20y = 0.0155x + 0.29346004002000y = 1138.4x - 5762.4246810εr(%)55.15.25.35.4εr/εa--εrEur的确定5.55.6εa(%)lg(Ei/Pa)υi0.40.40.30.30.20.00.2y = -0.1295x + 0.37222.42.32.22.12y = 0.4177x + 2.04750.4G&F的确定0.60.8lg(σ3/Pa)00.20.40.60.8lg(σ3/Pa)k&n的确定5lg(Bi/Pa)2.12.01.91.81.70y = 0.3956x + 1.766y = 0.7837x + 2.6188432100.00.20.40.6kb&m的确定0.8lg(σ3/Pa)0.51.01.52.0kur&n的确定

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