第1章土工试验与测试课件.ppt
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1、第第1 1章章 土工试验与测试土工试验与测试第1章 土工试验与测试1.1 室内试验1.2 模型试验1.3 原位测试与现场观测土力学中试验与测试的作用 11.1 室内试验1.1.1 强度测定仪器 直剪仪(direct shear apparatus)单剪仪(direct simple shear apparatu)环剪仪(torsional(ring)shear apparatus)1.直剪仪(direct shear apparatus)(1)古老:1776年 Coulomb(2)直观、简便、经济(3)应力应变条件复杂、不均匀(4)排水条件不明确直剪仪仪器简图初始状态直剪试验中剪切面处土的应力
2、状态变化0f1v破坏状态f1f3k0v2.单剪仪(direct simple shear apparatus)(1)应力状态均匀(2)断面积不变(3)循环加载与动力试验(4)破坏面位置不确定单剪试验原理 用一系列环形圈代替刚性盒,因而没有明显的应力应变不均匀,试样内所施加的应力被认为是纯剪。单剪试验的应力状态:水平面不一定是破坏面初始状态破坏状态1f3fvvh,h单剪试验应力状态变化3.环剪仪(torsional(ring)shear apparatus)实验原理:环剪仪的剪切盒一般由一对金属环组成,试样放在环状剪切盒内。试验时,法向应力由传力板直接施加在环状试样的上部,并通过传力板上的刀口将
3、试样上表面固定,而下剪切盒转动给试样施加扭矩,实际上环剪试验和直剪试验一样,破坏面是一个预设的剪切面。n(1)剪切面面积不变n(2)便于用同一试样连续做几个正压力试 n 验 测定残余强度环剪试验1.1.2 变形参数测定试验侧限压缩仪 (oedometer consolidation test apparatus)1侧限应力状态(h0v)2压缩与固结试验3试验结果:曲线与 lg 曲线:(侧限)压缩模量:s 压缩系数:体积压缩系数:v压缩(回弹)指数c环刀侧限压缩试验1.1.3 三轴仪与试验(1)1930 A.Casagrande 提出圆柱试样(2)1933 Seffert 用三轴仪研究固结(3)
4、1934 Rendulic 利用测定土的强度参数(4)1959 黄文熙,汪闻韶 研制动三轴试验(5)三轴仪的发展:动三轴、大尺寸三轴仪、高压三轴、非饱和土三轴仪、应力与应变路径控制三轴仪(6)变形与强度试验(7)应力状态明确,简单;排水条件明确三轴仪三轴仪原理图常规三轴压缩试验的应力状态简图aarrav23212avr00VWVVvAP31固结不排水三轴试验aar2avr2ar两个参数,3121323222131321)()()(21323qp这两个参数对于三轴应力状态使用比较简便本书中也常用另外两个常用参数(不计中主应力)223131 一般应力状态下,为了表示主应力的大小常用另外两个参数31
5、2)(32tan31312b应力洛得角:毕肖甫参数:3132b1.三轴仪的不同应力路径试验HC:TE:pHC:hydrostatic compressionCTC:conventional triaxial compressionCTE:conventional triaxial extensionRTC:reduced triaxial compressionRTE:reduced teiaxial extensionTC:triaxial compressionTE:triaxial extensionqpTCTEHC0RTERTCPLCTC31CTE32图图110 利用三轴仪进行不同应力
6、路径的试验试验 HC CTC CTE TC TE RTC RTE PL 名称 静水压缩 常规三轴压缩 常规三轴伸长 三轴压缩 三轴伸长 减压三轴压缩 减压三轴伸长 三轴等比实验 主要应力特点 三个主应力相等 围压不变 轴向应力不变 平均主应力不变 平均主应力不变 轴向应力不变 围压不变 常应力比 13k 1 c a c a c a c a 2 c c c c a c c 1ck 3 c c a c a c a 1ck 1 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 12 0 0 0 1k 3 0 0 0 12 12 0 0 1k p 0 0 0 0 0 0 0 0()b/0(30)1(30
7、)0(30)1(30)0(30)1(30)0(30)03ddc不同应力路径的斜率:cacaqp3121323222131321)()()(21323233/addpaddq3dpdqaccaqp3121323222131321)()()(21323233/2cddpcddq23dpdqcacaqp3121323222131321)()()(21323233/2cddpcddq23dpdqaccaqp3121323222131321)()()(21323233/addpaddq3dpdqqpTCTEHC0RTERTCPLCTC31CTE323-2图图111 三种应力路径的斜率2.三轴试验的一些问
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