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maxd=1.724g/cm3，最小干密度为mind=1.429g/cm3。5.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maxminmaxmin()()dddrdddD反算出d=1.562g/cm3，则可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。1（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5~10kpa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100kPa200kPa300kPaa(%)13(kPa)v(%)a(%)13(kPa)v(%)a(%)13(kPa)v(%)0000000000.12420.120.121020.10.12186.80.090.31152.10.110.31209.50.140.31306.40.150.43237.30.130.43443.80.160.43601.50.170.62290.90.130.62592.40.210.62706.40.310.87311.60.090.87633.60.290.87798.80.311.25331.80.291.25675.10.311.25846.10.3221.5342.10.141.5680.30.371.5901.60.511.87347.40.131.87709.80.391.87923.30.52.24344.50.072.247110.372.24937.40.222.8346.2-0.132.8714.60.162.8944.5-0.013.18341-0.653.18709.8-0.473.18962.4-0.423.74346.2-0.993.74705.3-0.643.74956.8-0.494.24332-1.364.24696.1-0.864.24943.9-0.584.98332.1-1.454.98691.3-0.94.98927.4-0.515.48330.4-1.65.48690.5-0.965.48918-0.536.23330.4-1.856.23684.9-1.036.23901.2-0.496.73322.5-2.056.73681.4-1.196.73864.5-0.717.48321.1-2.377.48676.7-1.357.48858.3-0.748.22320.5-2.548.22665.2-1.448.22834.5-0.778.72322.6-2.848.72656.7-1.468.72824.8-0.759.47316.6-3.129.47650.3-1.69.47815.6-0.839.97311.5-3.229.97635.9-1.789.97804.3-0.9910.71307-3.2310.71630.1-1.7910.71791.8-0.9311.21304.4-3.2711.21625.9-1.8311.21780.3-0.9811.96292.6-3.2811.96615.4-1.8511.96769.7-0.9712.46290.9-3.3312.46612.7-1.8812.46758.6-0.9813.21294.3-3.4113.21597.7-1.9213.21745.8-113.7291.6-3.4613.7597.8-1.9513.7735.9-1.0414.45283-3.4314.45580.7-1.9714.45725.6-0.9714.95280.4-3.4814.95566.7-2.0114.95720.1-115.7277.8-3.5715.7560.2-2.0415.7715.9-1.0416.2275.5-3.5916.2557.6-2.0616.2711.1-1.0617.32272.1-3.6617.32555.2-2.117.32708.9-1.0918.06270.3-3.6818.06553.8-2.1318.06705.1-1.0619.19267.4-3.7519.19549.7-2.1719.19701.9-1.1119.93264.8-3.7619.93546.6-2.1919.93698.8-1.137.Duncan模型参数处理（1）由表1，可绘出(σ1−σ3)~εa和εv~εa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。3图1偏应力-轴应变关系曲线图图2体应变-轴应变关系曲线图表213/a-a关系曲线数据02004006008001000120005101520251-3/kPaa/%100kPa200kPa300kPa-4-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500.510510152025v/%a/%100kPa200kPa300kPa43（kPa）f31σσ（kPa）f0.9531σσ（kPa）95.0a（℅）95.031a（%）7.031f（kPa）7.0a（℅）7.031a100346.2328.891.1950.0036242.340.4480.0018200714.6678.871.4300.0021500.220.5460.0011300962.4914.281.7160.0019673.680.5610.0008（2）利用表2中95.031f和7.031f两点的数据绘εaσ1−σ3~εa关系曲线，可求出参数a，b，iE，fR。εaσ1−σ3~εa关系曲线中，直线的斜率为a，截距即为b。图3εaσ1−σ3~εa关系曲线图由公式：iE=1a，131()ultb，131313()fffultRb。结合图3中的数据，可以计算出参数，见表3。5表3参数a，b，iE，fR3（kPa）aiE（kPa）bult31（kPa）f31（kPa）fRfR平均值1000.002441666.70.00071428.57346.20.24230.32822000.001190909.10.00052000.00714.60.35733000.0009111111.10.00042500.00962.40.3850（3）绘EiPa~σ3Pa双对数关系曲线,求参数K，n。由公式：3niaaEkpp，其中101.4apkPa，为大气压。由表4作iE与3双对数关系曲线，如图4所示。表4iE与3关系表ap（kPa）3(kPa)iE(kPa)3apiaEP101.410041666.70.986410.91101.420090909.11.972896.53101.4300111111.12.9591095.7711.522.5346810121416182022lg(/Pa)lg(/Pa)Equationy=a+b*xWeightNoWeightingResidualSumofSquares0.03379Adj.R-Square0.77232ValueStandardErrorBIntercept0.520250.17284BSlope1.502620.53857图4EiPa~σ3Pa双对数关系曲线由图4所拟合直线，得到K=440，n=0.918。6（4）绘/ra~r关系曲线，以及参数f，D。取应力水平为70%和95%两点的坐标；以r为横坐标，/ra为纵坐标绘图。数据见表5，/ra~r关系曲线见图5。由公式rraDf，变化坐标后得arrfD，绘/ra~r关系图，从而求得参数f，D。表5/ra与r记录表3（kPa）95.0a（℅）95.0v（℅）95.0r（℅）95.0ar7.0a（℅）7.0v（℅）7.0r（℅）7.0ar1001.1950.261-0.4670-0.3910.4480.175-0.1590-0.30502001.4300.353-0.5382-0.3760.5460.280-0.1330-0.24403001.7160.500-0.6080-0.3540.5610.346-0.1073-0.1912由表5可见，ra与r值均为负数，故取-ra和-r的值作-ra~-r关系曲线，如图5所示。7图5-ra~-r关系曲线图中得到三条直线的斜率D和截距f，见表6。表6f，D记录表3（kPa）ifiD平均值D1000.26127.931.02000.20132.63000.15632.5（5）绘i~3lgap关系曲线，求参数G，F。由公式：apFG3lg，式中i为不同围压下的初始泊松比，而有iif。可得如表7所示的数据。表7i与3