大连理工大学：建设工程学部土木水利实验教学中心《土力学》课程教学资源（实验讲义）土力学实验——三轴剪切实验

土力学实验 大连理工大学土木水利学院岩土工程实验室 2011年11月

土 力 学 实 验 大连理工大学土木水利学院岩土工程实验室 2011年11月

实验四 三轴剪切试验 1. 试验目的、原理及意义： 试验目的： 理解三轴试验与直剪试验的特点，增加感性认识，学会整 理三轴试验数据，并求出砂土的固结排水剪强度指标 Ca pa CuPu ■试验原理：采用3~4个圆柱形试样，分别在不同的恒定 周围压力（即小主应力σ）下，施加轴向压力[即产生主 应力差（σ一o,门，进行剪切直至破坏；然后根据摩尔-库 伦理论求得抗剪强度参数

实验四 三轴剪切试验 1.试验目的、原理及意义： „ 试验目的： 理解三轴试验与直剪试验的特点，增加感性认识，学会整 理三轴试验数据，并求出砂土的固结排水剪强度指标 Cd ϕ d Ccu ϕ cu Cu ϕu „ 试验原理：采用3~4个圆柱形试样，分别在不同的恒定 周围压力（即小主应力 ）下，施加轴向压力[即产生主 应力差 ] 进行剪切直至破坏 然后根据摩尔 库 σ 3 应力差 ( )]，进行剪切直至破坏；然后根据摩尔-库 伦理论求得抗剪强度参数。 ( ) σ 1 −σ 3

200 Ca=10kPa =2尸 100 2 00 500 (kPa) 国结排水剪强度包线 ■意义：①根据实际的工程需要选择合适的试验方 法，提供合理的强度指标。②为有限元等数值分 析提供所需的参数 2.操作步骤：

„意义：①根据实际的工程需要选择合适的试验方 法，提供合理的强度指标。②为有限元等数值分 为有限元等数值分 析提供所需的参数 2.操作步骤：

试样初始尺寸：h,d,·A,V。 范加围压，固结完后： -Ocm> Q+Qa”=g。-g 固结后高度：么=名1- Q g=%-W . 剪过程中：Q+Q: △=Q-QR=R·C 50cm3 4= e-NVi c-吗 加=4-5=元

121 三轴仪组成示意图 控制系统，2一轴向测力计，3一轴向位移计，4一试验机横梁，5一孔 量系统：6一活塞：7一压力室；8一升降台；9一量水管：10一试验机： 围压力控制系统；12一压力源；13一体变管：14一周围压力阀， 管阀，16一孔隙压力阀：17一手轮：18一体变管阀；19一排水管： 20一孔隙压力传感器；21一排水管阀

接周围压力 8 二氧化碳饱和装置图 1一减压阀；2一C02储气瓶；3一供气阀

3.记录与计算： 三轴菊切试验记最 试验方油：因站拆水剪 量水管读数：Q,=2斗】 【cm')试#尿始南度n,=8(cm)雪积：A。=么.州(cm) 0=h7 tcm')试累始直径d。=3粥(ca)体积：V,=你叫(cn') 细环标定系数C=竹 /格、剪匠变速率 %/分、试碧州料：班恤-9=2a03 =6-上纱 周图量力环音塞轴向变形术试杯休黏向团指后 回结后 校正后 匠为差 三力置表读数粉重 量表滨数读数积变化 Ahi 1 AVI 247 Ta-av a格 cm>cm> em an KPa 0 0 0 27 0 0 174 225 225 0 622 .60L025 227 6 2866 2a502 0.道 山五 凯3 0 0 2463 2 2,3 2o3 4钢 3.6 n401 123 5 35 20 9电 156 2.6 96 5以5 3组 25 28计0 3鸡 76 27 536 3州卫 30 281 人0 384H 2留 3犯0 8 5h3 30 34 △6an3引 刻2进6 B.3 45

3.记录与计算：

5 03 C=0P385

4.讨论 ■三轴试验与直剪试验的比较 1■优点： ①可测孔隙水压力，反映有效应力原理 ②可测体积变化，反映剪胀剪缩；算出较为真实 的受力面积 ■③全面反映抗剪强度情况，破坏面为最薄弱面 ■④可整理出应力应变关系的本构参数，应用于数 值计算 ■ 缺点：记录和整理数据繁琐

4.讨论 „ 三轴试验与直剪试验的比较 „ 优点： „ ①可测孔隙水压力，反映有效应力原理 „ ②可测体积变化，反映剪胀剪缩；算出较为真实 的受力面积 „ ③全面反映抗剪强度情况，破坏面为最薄弱面 „ ④可整理出应力应变关系的本构参数，应用于数 值计算 „ 缺点：记录和整理数据繁琐

20 89 0 (kPa) 图5.2.3-3间结排水剪强度包线 200 —050060 (kPa) 图5.2.3-4应力路径包线 中=sin-itana d c=co 式中a一平均直线的倾角()； d一平均直线在纵轴上的截距，kPa