三轴试验报告

静力三轴试验报告静力三轴压缩试验1. 概述： 静力三轴压缩试验是试样在某一固定周围压力下，逐渐增大轴向压力，直至 试样破坏的一种抗剪强度试验，是以摩尔-库伦强度理论为依据而设计的三轴向 加压的剪力试验。2. 试验方法： 根据土样固结排水条件和剪切时的排水条件，三轴试验可分为不固结不排水剪试验（UU）、固结不排水剪试验（CU）、固结排水剪试验（CD）等。本试验 采用固结排水试验方法。3. 仪器设备： 静力三轴仪。由以下几个部分组成：三轴压力室、轴向加荷系统、轴向压力 量测系统、周围压力稳压系统、孔隙水压力测量系统、轴向变形量测系统、反压 力体变系统、计算机数据采集和处理系统 Tgwin 程序。附属设备：击实筒、承 膜筒和砂样植被模筒、天平、橡胶模、橡皮筋、透水石、滤纸等。4. 试验材料：本试验材料为ISO标准砂，测得该材料最大干密度为p=1.724 g/cm3,最d max小干密度为p=1.429 g/cm3。d min5. 成样方法：试样高度为h=80mm,直径为d=39.1mm,体积可算得为V=96.1cm3，本试验采用初始成样相对密实度为Dr=50%。先根据公式D二Pd max（pd pd min）反算r p （p -p ）d d max d min出pd =1.562 g/cm3，贝何求出制备三轴试样所需的干砂的总质量m=153g。本试验采用干装法，将取好的干砂4等分，每份38.25g，均匀搅拌后，先将 承膜筒将试样安装到试验仪器上,然后直接在承膜筒中分4层压实到指定高度进 行成样。6. 试验步骤及数据处理（1）成样方法按照上述步骤进行，成样之后降低排水管的高度，使排水管 内水面高度低于试样中心高度约0.2m，关闭排水阀，这样在试样内部形成一定 的负压，以便试样能够自立。（2）安装压力室。试样制备完毕后，安装压力室。安装前应先将加载杆提 起，以免在放置过程中碰到试样，安装好压力室后依次渐进拧紧螺丝，保持压力 室各个方向均匀下降，避免地步产生较大的缝隙。（3）向压力室内注水。通过注水器，利用高度差将无气水由压力室底部围 压管缓慢注入压力室，待无气水装满压力室后，拧紧压力室上部的螺丝。（4）施加初始围压。向压力室施加 20kpa 的初始围压，撤掉试样内部的负 压，这样不仅能够保证试样直立在压力室底座上，而且在通加二氧化碳过程中不 会扰动或破坏试样。（5）试样饱和。试样通加二氧化碳，置换试样空隙内的空气，二氧化碳的 压力以 510kpa 为宜，控制好二氧化碳的通气速率，通加约 30 分，排气量达到 试样的3 倍体积，在通入无气水，同时控制好无气水的通入速率，排水量达到试 样的3 倍即可。启动三轴仪，输入预设围压等参数信息，向压力室内部的水施加 围压，观察电脑中孔隙水压力的数值，待压力稳定后，计算饱和度，务必使饱和 度达到 95%以上，否则重新进行试验。（6）固结。确保试样饱和后，打开排水阀开始排水固结。（7）剪切。固结结束后，开始剪切试验。（8）待剪切结束后，保存数据信息，关闭三轴试验程序。（9）试验完毕，首先撤掉压力室内的围压，然后排掉压力室中的无气水， 最后撤掉试样并清理试验仪器。（10）试验数据的保存与处理。试验结束后，通过三轴试验数据采集软件 Tgwin 进行记录，试验结束后软件会自动存盘。进行实验数据初步处理的时候， 先选择试验类别“三轴试验”，然后打开“读入三轴试验数据”，选择要处理的试 验数据编号。双击操作页面上的“报告”功能，选择数据输入文件的格式 CU-DATA.SZB,将文件保存到固定的文件夹下。再经整理所得试验数据见表1 所示：表 1 静力三轴试验数据汇总100kPa200 kPa300 kPa (%)ab b (kPa)13 (%)v (%)ab b (kPa)13 (%)v (%)ab b (kPa)13 (%)v0000000000.12420.120.121020.10.12186.80.090.31152.10.110.31209.50.140.31306.40.150.43237.30.130.43443.80.160.43601.50.170.62290.90.130.62592.40.210.62706.40.310.87311.60.090.87633.60.290.87798.80.311.25331.80.291.25675.10.311.25846.10.321.5342.10.141.5680.30.371.5901.60.511.87347.40.131.87709.80.391.87923.30.52.24344.50.072.247110.372.24937.40.222.8346.2-0.132.8714.60.162.8944.5-0.013.18341-0.653.18709.8-0.473.18962.4-0.423.74346.2-0.993.74705.3-0.643.74956.8-0.494.24332-1.364.24696.1-0.864.24943.9-0.584.98332.1-1.454.98691.3-0.94.98927.4-0.515.48330.4-1.65.48690.5-0.965.48918-0.536.23330.4-1.856.23684.9-1.036.23901.2-0.496.73322.5-2.056.73681.4-1.196.73864.5-0.717.48321.1-2.377.48676.7-1.357.48858.3-0.748.22320.5-2.548.22665.2-1.448.22834.5-0.778.72322.6-2.848.72656.7-1.468.72824.8-0.759.47316.6-3.129.47650.3-1.69.47815.6-0.839.97311.5-3.229.97635.9-1.789.97804.3-0.9910.71307-3.2310.71630.1-1.7910.71791.8-0.9311.21304.4-3.2711.21625.9-1.8311.21780.3-0.9811.96292.6-3.2811.96615.4-1.8511.96769.7-0.9712.46290.9-3.3312.46612.7-1.8812.46758.6-0.9813.21294.3-3.4113.21597.7-1.9213.21745.8-113.7291.6-3.4613.7597.8-1.9513.7735.9-1.0414.45283-3.4314.45580.7-1.9714.45725.6-0.9714.95280.4-3.4814.95566.7-2.0114.95720.1-115.7277.8-3.5715.7560.2-2.0415.7715.9-1.0416.2275.5-3.5916.2557.6-2.0616.2711.1-1.0617.32272.1-3.6617.32555.2-2.117.32708.9-1.0918.06270.3-3.6818.06553.8-2.1318.06705.1-1.0619.19267.4-3.7519.19549.7-2.1719.19701.9-1.1119.93264.8-3.7619.93546.6-2.1919.93698.8-1.137.Duncan 模型参数处理(1)由表1,可绘出(入一)备和v备关系曲线，见图1和2。 此外，由图 1，图 2可查得一定应力对应的应变值，可以完成表 2。表2 8 /G b )-8关系曲线数据a 1 3 ab 3(kPai(j - o )13 f0.95(kPa)C )a 0.95(%)lb 1-b3丿0.95(%)(b1-b)3 f 0.7(kPa)(a)a 0.7(%)a21 -b3 丿0.7100200300346.2714.6962.4328.89678.87914.281.1951.4301.7160.00360.0021242.34500.220.4480.5460.0019673.680.5610.00180.00110.0008(2)利用表2中G1-b ) 和G -b )两点的数据绘一空关系曲线，可3 f0.9513 f0.7CT1-CT3a求出参数a，b，E.，fi-aa关系曲线中,直线的斜率为a，截距即为b。a关系曲线图图3a1-a3G(b -b1-b )3匚b(b -b )。结合图3 )13 f3 uit11由公式：E 二，(b -b )二，i a 13 uit b中的数据，可以计算出参数，见表 3。表3 参数 a，b，E.，RfQ3（kPa）aEi（kPa）bG -Q ）13 ult（kPa）G -Q ）13 f（kPa）RfR平f均值1000.002441666.70.00071428.57346.20.24232000.001190909.10.00052000.00714.60.35730.32823000.0009111111.10.00042500.00962.40.3850(3)绘虽双对数关系曲线，求参数K , n。Pa Pa由公式：二 kpa其中p = 101.4kPa，为大气压。由表4作E与Q双对a.3数关系曲线，如图4 所示。lg （叩a）表4 E与G关系表i3P （kPa）aQ 3 （kPa）E （kPa）iQ 3PaE iPa101.410041666.70.986410.91101.420090909.11.972896.53101.4300111111.12.9591095.77图4鸟耳双对数关系曲线Pa Pa由图4所拟合直线，得到K=440, n=0.918。（4）绘8 / 88关系曲线，以及参数f , D。r a r取应力水平为 70%和 95%两点的坐标；以 8 为横坐标， 8 /8 为纵坐标绘图 r r a数据见表5, 8 / 88关系曲线见图5。由公式8二上，变化坐标后得rara f + D8ra = f + D8，绘8 /88关系图，从而求得参数f，D。rrarr表 5 8 / 8 与 8 记录表r arb3（kPa ）（8 ）a 0.95（%）（8）v 0.95（%）（8 ）r 0.95（%）（8 ）Ll8丿a 0.95（8）a 0.7（%）（8）v 0.7（%）（8）r 0.7（%）（8 ） Ll8丿a 0.71001.1950.261-0.4670-0.3910.4480.175-0.1590-0.30502001.4300.353-0.5382-0.3760.5460.280-0.1330-0.24403001.7160.500-0.6080-0.3540.5610.346-0.1073-0.1912由表5可见，.与8值均为负数，故取-.和-8的值作-葺-8关系曲线，如图图5 -r-8关系曲线8ra图中得到三条直线的斜率D和截距f ,见表 6。表 6 f , D 记录表Q ( kPa )3(fiDi平均值D1000.26127.92000.20132.631.03000.15632.5(5)绘卩lg3关系曲线，求参数G，F。iI p丿a由公式：卩=G - F lg3，式中卩为不同围压下的初始泊松比，而有卩I p丿ia可得如表 7 所示的数据。表7卩与一3记录表ipa (kPa)P (kPa)3aPai100101.40.9860.261200101.41.9720.201300101.42.9590.156利用表7的数据作人lg(|3)关系曲线，见图6,并确定参数G, F。Ig (叩a)图6 p.lg(Q3)关系图i Pa得到 G=0.261，F=0.218。(6)由库仑-莫尔包线确定c ,申值。由原始数据表 1，算出三个围压状态下的莫尔应力圆的圆心半径，见表 8绘出三个应力圆，找到其库仑强度包线，见图7确定得该土样的c=Okpa, =39表 8 莫尔应力圆圆心半径记录表记录数据100200300圆心(273.10,0)(557.30,0)(781.20,0)半径173.10357.30481.2002C04006008001000120C1400cy（kpa）图 7 土样强度包络线综上，可得Duncan E卩模型的各个参数见表9。参数KnC(kPa)0 ()RfDG数值4400.918039.000.328231.00.261表9 Duncan E卩模型八参数汇总表F0.218m。b（7）绘Bid双对数曲线，求EB模型参数k，Pa Pa由公式：B = k pi b a是：70% (a -a )13mAa +Aa +Aa(a -a )，其中：B = 甘2i3i =丄，取值原则i3As3evi3I p丿a以前未出现峰值，则取0.7G -a ）应力水平及相应的体积应13 f2i-3Aevi变& ；对于体积应变曲线在强度值的70%之前出现峰值的，则体积应变取峰值 vi及对应的应力水平。由本试验数据分析，取值见表 10。Ba表10卜与3数据记录表ppaaa (kPa)P (kPa)a 30.7(a -a )13 f()(%)B (kPa)Bi3aPa（kPa ）v 0.7ipa100101.40.986242.340.17546160.00200101.41.972500.220.28059550.00300101.42.959673.680.34664901.73587.28640.06以lg(b /P )值为横坐标，以lg(B/P )值为纵坐标，绘图，见图8。3 aa765BSlopelg (c3/Pa)Equationy = a + b*xWeightResidual Sum ofNo Weighting7 92484E-5SquaresAdj. R-Square0.99175ValueStandard ErrorBIntercept0.649670.008370.405380.02608图8 lg (Bi) lg (务)双对数坐标曲线图Pa Pa由图得到直线斜率m=0.316，截距Kb=464。 综上，可得Duncan EB模型的各个参数见表11。参数KnC(kPa)0 ()RfKb数值4400.918039.000.3282464表 11 Duncan E B 模型七参数汇总表0.3163.试验结论与分析1.试验结论通过三轴压缩试验得出了所测土样的 Duncan 模型参数如下表：参数KnC(kPa)0()RfDGFKb数值4400.9180390.328231.00.2610.2184642.对结论的分析与讨论试验所得数据与理论值有些差异，造成误差的原因总结起来如下：（1）仪器误差；由于仪器的天然误差及使用磨损，使得测量不准，对以后 的数据处理带来很大的影响。（2）操作误差；操作不熟练，甚至还有错误的操作，导致试验进行不顺利 或者结果不理想。（3）数据处理误差；处理数据和数值计算时，由于取数的精度、计算中系 数的选定等原因，造成试验结果与理论的误差。