三轴压缩实验

三轴压缩实验 一、 实验原理： 三轴试验采用圆柱形试样，可以对试样的空间三个坐标方向上施加压力。试验时先通过压力室内的有压液体，使试样在三个轴向受到相同的周围压力 （其大小由压力计测定），并维持整个试验过程不变。然后通过活塞向试样施加垂直轴向压力，直到试样剪坏。 二、实验过程 1、仪器准备 （1）应变控制式三轴仪：包括压力室、轴向位移计等装备 （2）天平、其他：击实筒、饱和器、承膜筒、橡皮膜等 2、操作步骤 试样安装：（1）检查排水管路是否通畅；活塞在套内滑动是否正常；连接处有无漏水、漏气现象。检查完成后关闭周围压力阀、孔隙压力阀和排水阀，以备使用。 （2）组件击样筒：将三瓣膜拼装好，夹板拧紧，并放置好透水石，在击样筒内部涂抹油 （3）制作土样：（本实验才去的土样为沿海淤泥土），将淤泥土分层放入击样土中并击实，每层击实至相同高度，击实用力均匀，直至击完最后一层。将击样筒中的式样两端整平，去除称其质量。 （4）将橡皮膜套在承膜筒内，两端翻出膜外，从吸嘴稀奇，使膜紧贴承膜筒内壁，然后要在式样外，放弃，翻起橡皮膜取出承膜筒。将包裹着土样的橡皮膜分别扎紧放在一起底座和试样帽上。 （5）装上压力室外罩。装是应将活塞提高，以防碰撞试样，然后将活塞你试样帽中心，病均匀地旋紧螺丝，再将轴向测力计对准活塞 （6）开排气孔，向压力室冲水，当压力室快注满水时，降低进水速度，水从排气孔溢出时，关闭排气孔 （7）开周围压力阀，施加所需的周围压力。周围压力应与工程的实际荷重相适应，并尽可能使最大周围压力与土体的最大实际荷重大致相等。 （8）旋转手轮，当量力环的量表微动时表示活塞已与试样帽接触，然后将量力环的量表和变形量表的指针调整到零位。 试样剪切：（1）打开周围压力阀，关闭体变管阀、排水管阀、孔隙压力阀、量管阀。 （2）开动马达，接上离合器，进行剪切。开始阶段，试样每产生垂直应变0.3~0.4%测记量力环量表读数和垂直变形量表读数各一次。当垂直应变达3%以后，读数间隔可延长为0.7~0.8%各测记一次。当接近峰值时应加密读数，如果试样特别硬脆或软弱，可酌情加密或减少测读的次数。 （3）当出现峰值后，再继续剪3~5%垂直应变；若量力环的量表读数无明显减少，则当垂直应变进行到15~20%时，停止剪切。 （4）试验结束后关闭马达，关周围压力阀，拨开离合器，倒转手轮，然后打开排气孔，排去压力室内的水，拆除压力室外罩，擦干试样周围的余水，脱去试样外的橡皮膜，描述破坏后形状，称试样质量，测定试验后含水率。 三、计算与记录 1.轴向应变：          ε1 = % 式中：ε1——轴向应变；% h1——试样剪切时高度变化，cm h0  ——试样原始高度，cm 2.试样面积的校正，应按下式计算： 式中  －剪切过程中校正断面积（cm2） －土样初始断面积（cm2） －轴向应变（％） 3.主应力差应按下式计算 式中：σ1—大主应力，kPa； σ3—小主应力，kPa； C —测力计率定系数（N/0.01mm或N/mV）； R —测力计读数（0.01mm或mV）； Aa—试样剪切时的校正面积，cm2； 10 —单位换算系数。 4.以主应力差为纵坐标，轴向应变为横坐标，绘制以主应力差与轴向应变关系曲线。 取曲线上主应力差的峰值作为破坏点，无峰值时，取15%轴向应变的主应力差值作为破坏点。 5.以法向应力σ为横坐标，剪应力τ为纵坐标。在横坐标上以（σ1f  +σ3f）/2为圆心，（σ1f －σ3f）/2为半径，绘制破坏总应力圆，该包线的倾角为内摩擦角φu或φcu，包线上纵轴上的截距为粘聚力Cu或Ccu。在横坐标轴上以 为圆心，以（σ1f －σ3f）/2 为半径绘制有效破坏应力圆，包线的倾角为有效内摩擦角φ′，包线在纵轴上的截距为有效粘聚力C，如下图所示 四、试样记录 周围压力 2Kpa 剪切应变速率： 3 mm/min 测力计率定系数 C ：3.937N/0.01m试样高度：8cm 试样面积：12cm2 轴向应变读数 mm 轴向应变% 试样校正面积 测力环读数 mm 应力差kpa Δh % R 100 1.25 12.15 19 117.3 200 2.50 12.31 22 134.1 300 3.75 12.47 23.5 141.4 400 5.00 12.63 25 148.4 500 6.25 12.80 26.2 153.5 600 7.50 12.97 27.5 159.0 700 8.75 13.15 28.2 160.8 800 10.00 13.33 29 163.1 900 11.25 13.52 37 205.2 1000 12.50 13.71 45 246.1           五、实验总结 实验步骤略有生疏，尤其在安装过程中由于操作人员技术水平的差异可能会引起实验误差，如安装压力室外罩时，未将活塞提高，碰撞了试样,橡皮膜两端与底座及试样帽扣扎过程中留有气体，试样未能垂直于试样轴产生了偏移；在压力室注满水后，活塞接触压力帽时由于操作不当可能对试样施加一定压力等。