土工试验报告

学号：0330502027 姓名：胡 昕

动三轴试验

一、试验目的：

1．测定饱和土在动力作用下的应力~应变~孔压的变化规律； 2．测定大应变时土的动弹模和阻尼比。 二、 试验原理：

土在动应力作用的一个循环内，各时刻的动应力?与相应动应变?之间的曲线为一个滞回曲线圈。

用滞回曲线的面积可以确定出等效的阻尼比，由滞回曲线的斜度（即应力幅、应变幅对应的两个点所确定的斜度）可以确定出等效的弹性模量，因此，只要通过试验建立等效阻尼比和等效模量随动应变幅变化的非线性关系，即可根据应变幅值得到相应的阻尼比和动弹模。动弹模定义为引起单位动应变所需的动应力，即E??/?。阻尼比定义为土的阻尼系数与临界阻尼系数（不引起土振动的最小阻尼系

数）之比。由滞回曲线围定的面积A（表示振动一周内能量的消耗）和应力—应变三角形的面积A（表示振动一周内所贮蓄的弹性模量），即D?1A。由于A、A对不同的动应力幅值是变化的，故

4?A利用上式可以得到D~?的关系。

动三轴试验是用圆柱形试样，在不同的围压下，施加不同大小的激振力，使试样发生轴向振动或轴向与侧向两个方向的振动，量测在振动过程中的轴向应力、应变及孔压的变化。孔压不断增大达到竖向正应力，即产生液化。利用周期应力，周期应变关系曲线计算动弹模。实验中应用等效的规则剪应力模拟地震剪应力，在此力作用下可得轴向应力。

周期加荷三轴仪模拟天然土层的应力条件进行液化试验，是将压力室中的圆柱试样先在等压力下固结，然后在不排水条件下施加??d，此时45°处剪应力????d2，法向应力不是?0，而是?0??d。当

?d>?l（液化剪应力）时，砂土就产生液化。测试时，测出动应力?d，动应变?d，动孔隙水压力u关系曲线，若u 增加到基本不变时，表明已发生液化，此时可确定出加荷周数，然后绘出?d?N关系曲线。对于不同的固结压力?0，可以得出不同的?d?N关系曲线。

试验仪器：

电磁式振动三轴仪（压力室，激振器）； 加荷系统；

施加动荷载的交流稳压电源，超低频信号发生器、功率放大器； 动力参数量测系统（应力、变形、孔压传感器、动态电阻应变仪等）。

试验步骤:

试样制备：

取一定量的干砂倒入水中充分搅拌，然后放在加热器上煮沸，静置；

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学号：0330502027 姓名：胡 昕

开供水阀、孔隙压力阀，试样座和量测孔隙压力的管路充气排水，至无气泡，关孔隙压力阀，当供水管水位和试样中线齐平，关供水阀；

检查橡皮膜，要求不漏水、不漏气，将其套在试样座上，用皮筋扎紧，外放承膜筒，橡皮膜上端须翻套在承膜筒上，勿使其折皱扭曲，由吸气嘴抽气，使橡皮膜紧贴在承膜筒上；

用小勺将砂样细心地装入橡皮膜内，并使砂中水始终高于砂面，待砂样装完，整平砂面，吸出水，装上压盖，

降低排水量管，使水面低于试样中线20?40cm，形成负压，使试样挺立，拆承膜筒； 安装压力室外罩，打开排空气阀，施加围压，慢慢提高排水管，消除负压； 安装量表，调零，准备记录。 加周期荷载

打开电源开关，预热信号发生器、功率放大器等，预热后将波形选择“时间旋钮”旋到所需位置； 根据预估的动应力，选择应变仪中的应力、变形和孔压的“衰减”档以及功率放大器的“输出调节”、信号发生器的“输出衰减”和“输出调节”，使动态电阻应变仪、光线记录示波器等处于工作状态； 起动功率放大器，对试样施加预定的动应力，观察光点的变化情况，观察孔压基本无变化时，再振10次左右停机，拆除试样。

试验成果整理及分析: ?d?10k?L?? ?d?d Ac2?hd?100% ?h?k?L? hc ?d? ud?kuLu

其中：k?——动应力标定系数（N/cm） L?——动应力光标位移（cm） AC——试样固结后的面积（cm） k?——动变形标定系数（cm/cm） L?——动变形光标位移（cm） hc——试样固结后高度（cm）

ku——动孔隙水压力标定系数（kPa/cm） Lu——动孔隙水压力光标位移（cm） 试样直径：d2

?3.91cm， 试样高度：H?8.0cm；

围压： ??100kpa， 孔压： u?100kpa；

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学号：0330502027 姓名：胡 昕

轴压： ??100kpa

动应力标定系数：k??0.15（衰减档30），动应力光标位移：L??31mm 动变形标定系数：k??0.09697（衰减档30），动变形光标位移：L??12mm 动孔压标定系数：ku=0.0909（衰减档10），动孔压光标位移：L?4mm 液化时振动次数：N=30次 动孔压：动应力：剪应力：动变形：

u?L?k?4?0.0909?0.3636kpa

??k??L?0.15?31A??10?98.1?38.01kpa? ?39.1??2???3.14???2?19kpa

?h?L??k??12?0.09697?11.63mm

)a20pk￡¨dó|151010ó|da?lgNμ?1??μlgN100 13

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学号：0330502027 姓名：胡 昕

动单剪试验

一、试验目的：

1．测定土的动强度（砂土液化剪应力）

2．测定土的动剪切模量和阻民比。

二、试验原理：

利用激振仪器对土样施加周期剪应力，通过记录器记录剪应变γ与剪应力?d变化的滞回曲线。绘

制不同压力σ下的G~lg?、D~lg?的关系曲线，从而绘制出G/G0~γ、lgG0~lg?的关系曲线，在滞回曲线上可得等效剪切模量G、等效阻尼比D。 量测周期剪应力?d，剪应变?及孔隙水应力u

???x H?x???

H 具体计算： G??d ?d D?1A0? 4?AA0——整个滞回圈面积；

AT——应力—应变三角形面积。

三、试验仪器：

信号发生器； 功率放大器； 激振器； 动态应变仪；

X-Y函数记录仪（X—位移，Y—应力）； 拉压力传感器；

加水杠杆等辅助设备。

四、试验步骤：

1．标定X—Y函数记录仪，装样；

2．施加竖向荷载，使土样固结；

3．逐级施加水平动应力，并且函数记录仪绘出各级动应力的滞回圈； 4．停机、卸荷、拆样。

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学号：0330502027 姓名：胡 昕

五、试验成果整理与计算：

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1．X衰 30 5mv ?的标定系数为0.25kg/cm/cm

Y衰 30 5mv γ的标定系数为0.054/h 试样面积A=38cm，高：h?3cm

2．??100kpa下的滞回圈得到的?、G、D如下表所示： 滞回圈 ?（kpa/cm） 1 7.5 0.0054 1390 0.095 2 13.9 0.024 579 0.118 3 27.5 0.048 573 0.130 4 49.5 0.088 563 0.154 5 67.5 0.129 523 0.156 6 81.5 0.152 516 0.169 7 86.5 0.162 514 0.182 ?(1/cm) G(Mpa) D

3.绘制G?lg?、D?lg?的关系曲线图

600G（Kpa)D0.25500.15000.00010.001lgγ0.0100.00010.001lgγ0.01图1：G-lgγ的关系曲线图2：D-lgγ的关系曲线

4．试验成果误差分析：

（1）G~?,D~?曲线基本符合要求，有些点偏离曲线较远，可能是回滞圈计算误差较大造成的原因。 （2）周期加荷单剪试验可以模拟现场的K0固结，不发生紧缩、凸出现象，但是角落里的应力分布不均匀。

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