直剪及三轴运用.pptx

浅谈直剪及三轴（不固结不排水）浅谈直剪及三轴（不固结不排水）实验方法及存在问题实验方法及存在问题前言直剪实验方法直剪实验存在的问题三轴（不固结不排水）实验方法三轴（不固结不排水）实验存在的问题小结前言前言 土工实验作为岩土工程勘察的一部分，为场区地基土、水的岩土工程评价提供了重要依据，在岩土工程勘察中具有越来越重要的地位，然而在实际工程运用中土工实验的方法及物理力学指标选择仍存在诸多问题，下面我就对。希望在实际工程中对各位同事有所帮助，同时对我的观点提出不足之处。直剪实验方法直剪实验方法快剪实验快剪实验在在土土样样上上下下两两面面安安置置不不透透水水的的铜铜板板或或塑塑料料膜膜，并并在在施施加加竖竖向向压压力力后后立立即即施施加加水水平平剪剪力力进进行行剪剪切切。其其剪剪切切的的速速率率很很快快，一一般般只只3 3 5 5min。快快剪剪试试验验得得到到的的指指标标用用 cq、q表表示示。采采取取不不透透水水措措施施的的目目的的是是为为了了控控制制土土样样在在试试验验时时不不固固结结排排水水，以以便便测测定定天天然然状状态态的的强强度度指指标标。但但由由于于直直剪剪仪仪固固有有的的缺缺点点，尽尽管管采采取取了了上上述述措措施施，土土样样和和环环刀刀之之间间仍仍有有渗渗水水通通道道，不不能能保保证证土土样样处处于于完完全全不不排排水水的的状状态态，特特别别是是对对透水性比较大的土影响更大。透水性比较大的土影响更大。固结快剪实验固结快剪实验 在在土土样样上上下下两两面面安安置置透透水水石石，在在施施加加竖竖向向压压力力以以后后给给以以充充分分时时间间使使土土样样固固结结排排水水。固固结结排排水水终终了了后后再再施施加加水水平平剪剪力力，快快速速地地将将土土样样剪剪坏坏。固固结结快快剪剪试试验验得得到到的的指指标标用用 c c、c表表示示。这这种种试试验验方方法法模模拟拟在在法法向向应应力力作作用用下下固固结结完完成成但但在在剪剪应应力力作作用用下下不不排排水水的的工工况况，由由于于放放置置了了透透水水板板，更更不不能能保保证证在在剪剪切切时时处处于于完完全全不不排排水水的的状状态态，对对于于透透水水性性比比较较大大的土样将会得到过大的抗剪强度值。的土样将会得到过大的抗剪强度值。直剪实验中存在的问题直剪实验中存在的问题1、直剪仪不能有效地控制排水由由于于直直剪剪仪仪中中的的土土样样无无法法封封闭闭，无无论论土土样样承承受受法法向向应应力力或或剪剪应应力力，无无论论剪剪切切速速度度多多快快，孔孔隙隙水水总总会会沿沿着着土土样样和和环环刀刀之之间间的的缝缝隙隙流流失失，无无法法测测定定不不排排水水条条件件下下的的强强度度，使使快快剪剪试试验验的的结结果果特特别别离离散散，而而且且内内摩摩擦擦角角往往往往偏偏大大，用用于于工工程程是是偏偏于于危危险险的的；在在固固结结快快剪剪试试验中，剪切时的排水也使内摩擦角偏大。验中，剪切时的排水也使内摩擦角偏大。直剪实验中存在的问题直剪实验中存在的问题2、仪器构造的缺陷为为了了避避免免上上下下盒盒之之间间的的摩摩擦擦，直直剪剪仪仪在在上上下下盒盒之之间间留留有有一一定定的的缝缝隙隙。对对软软土土作作快快剪剪试试验验时时，由由于于竖竖向向荷荷载载对对土土样样的的挤挤压压作作用用，软软土土侧侧面面挤挤入入缝缝隙隙中中，既既破破坏坏了了土土的的结结构构，又又影影响响了了试试验验的的结结果果。试试验验砂砂土土时时，细细小小的的砂砂粒粒嵌嵌进进上上下下盒盒之之间间的的缝缝隙隙中中使使摩摩阻阻力力增增大大，使使试试验验结结果果失真。可见直剪仪也不适用于砂土和软土。失真。可见直剪仪也不适用于砂土和软土。直剪实验中存在的问题直剪实验中存在的问题3、剪切过程中剪切面在变化剪剪切切面面积积随随剪剪切切位位移移的的增增加加而而减减小小且且土土样样应应力力条条件件非非常常复复杂杂 这这一一缺缺点点限限制制了了直直剪剪仪仪在在研研究究方方面面的的应应用用，但但在在工工程程实实用用方方面面引引起起的的误误差差是是可可以以容容许许的。的。直剪实验中存在的问题直剪实验中存在的问题4、人为规定了剪切面直直剪剪试试验验时时土土样样的的剪剪切切面面是是人人为为规规定定的的。由由于于剪剪切切总总是是发发生生在在上上下下盒盒之之间间，剪剪切切面面人人为为规规定定为为水水平平方方向向，这这与与实实际际工工程程中中发发生生在在土土体体内内的的剪剪切切面面方方向向是是不不一一致致的的。实实际际工工程程中中，剪剪切切总总是是沿沿着着最最薄薄弱弱的的方方向向发发展展，而而水水平平方方向向往往往往并并不不是是最最薄薄弱弱的的。特特别别在在夹夹薄薄层层粉粉砂砂的的粘粘性性土土层层中中，如如果果硬硬性性规规定定的的剪剪切切面面正正好好在在粉粉砂砂薄薄层层中中，就就会会得得到到过过大大的的抗剪强度值。抗剪强度值。三轴（不固结不排水）试验方法三轴（不固结不排水）试验方法 三轴（不固结不排水实验）的土样是在轴对称应力条三轴（不固结不排水实验）的土样是在轴对称应力条件下剪切的，圆柱形土样侧面作用着小主应力件下剪切的，圆柱形土样侧面作用着小主应力 s s3 3，顶面顶面和底面作用着大主应力和底面作用着大主应力 s s1 1，大、小主应力可以根据试验大、小主应力可以根据试验要求控制其大小和变化。土样包在不透水的橡皮膜中，要求控制其大小和变化。土样包在不透水的橡皮膜中，并并在施加周围压力时关闭排水阀门，此时土样内的孔隙水压在施加周围压力时关闭排水阀门，此时土样内的孔隙水压力等于周围压力，随后也在关闭排水阀门的条件下施加偏力等于周围压力，随后也在关闭排水阀门的条件下施加偏应力，不容许土样中的孔隙水排出，直至土样剪切破坏，应力，不容许土样中的孔隙水排出，直至土样剪切破坏，测定的抗剪强度指标用测定的抗剪强度指标用cu、u 表示表示。三轴（不固结不排水）实验存在的问题三轴（不固结不排水）实验存在的问题1 1、我们这里做三轴不固结不排水试验都是先让试样饱和，、我们这里做三轴不固结不排水试验都是先让试样饱和，然后再进行试验，结果是硬塑至坚硬的土，其抗剪强度然后再进行试验，结果是硬塑至坚硬的土，其抗剪强度也很低（内聚力也很低（内聚力c c小于小于3030kPakPa，内摩擦角内摩擦角 小于小于1010度），度），这是否合理？这是否合理？2.2.建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2009GB50007-2009要求土的剪切要求土的剪切指标用三轴压缩试验中的不固结不排水试验确定，对于指标用三轴压缩试验中的不固结不排水试验确定，对于非饱和土，在试验前先进行饱和再试验，其试验结果还非饱和土，在试验前先进行饱和再试验，其试验结果还能代表实际地层的力学性质吗？能代表实际地层的力学性质吗？3.3.不饱和的土比如黄土又如何确定内聚力不饱和的土比如黄土又如何确定内聚力c c 和和 内摩擦角内摩擦角 呢呢？小结小结1 1、直直剪剪仪仪存存在在许许多多致致命命的的缺缺陷陷，国国外外已已经经被被淘淘汰汰，但我国还是常规武器；但我国还是常规武器；2 2、我我国国地地基基设设计计规规范范对对直直剪剪仪仪的的态态度度，经经历历了了从从限限制制使使用用条条件件到到企企图图完完全全淘淘汰汰的的过过程程，但但还还没没有有具具备备淘淘汰汰的条件；的条件；3 3、在在过过渡渡的的时时间间内内，正正确确认认识识直直剪剪仪仪的的问问题题，不不致致发生滥用是至关重要的；直剪试验不适用于低塑性土。发生滥用是至关重要的；直剪试验不适用于低塑性土。小结小结4 4、直直剪剪试试验验也也不不适适用用于于砂砂土土和和软软土土。8989版版建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范规规定定直直剪剪试试验验只只适适用用于于二二级级及及三三级级建建筑筑物物的的可可塑塑状状粘粘性性土土和和饱饱和和度度不不大大于于0.50.5的的粉粉土土。地地基基规规范范已已经经废废除除了了直直剪剪试试验验，但但勘勘察察规规范范仍仍可可有有条条件件地地使使用用，我我国国目目前前大大面积推广三轴的条件。面积推广三轴的条件。5 5、不不固固结结不不排排水水强强度度是是天天然然强强度度，不不是是强强度度指指标标；它它反反映映了了某某种种状状态态的的结结果果；无无法法反反映映土土的的抗抗剪剪强强度度随随法法向向应应力力变化的规律。变化的规律。小结小结曾有文献报道，对于塑性指数小于曾有文献报道，对于塑性指数小于1111的土，固结快的土，固结快剪试验的内摩擦角与慢剪试验的内摩擦角很接近，剪试验的内摩擦角与慢剪试验的内摩擦角很接近，一一般只比慢剪试验的内摩擦角小般只比慢剪试验的内摩擦角小1 1 2 2 ，但在塑性指，但在塑性指数为数为11111818的土中，两者的数值相差很大，一般为的土中，两者的数值相差很大，一般为1010 左右。这是由于低塑性土的渗透系数比较大，在固结快左右。这是由于低塑性土的渗透系数比较大，在固结快剪试验中孔隙水消散很快，剪切时土的固结状态已接近剪试验中孔隙水消散很快，剪切时土的固结状态已接近于慢剪试验，因此两者的结果相近。由此可见，直剪试于慢剪试验，因此两者的结果相近。由此可见，直剪试验不适用于低塑性土验不适用于低塑性土。谢谢 谢谢