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实   验   报   告

一、实验室名称：岩土工程实验室                                

二、实验项目名称：土的抗剪强度试验

三、实验目的：测土的抗剪强度指标内聚力Ccu、内摩察角φcu，有效应力指标C'、φ'，绘制抗剪强度包线、主应力差与轴向关系曲线。

四、实验原理：

    三轴剪切试验是测定土的抗剪强度的一种方法，它通常用3-4个圆柱形试样分别在不同的恒定周压力（即小主应力σ₃）下施加轴向压力（即主应力差σ₁-σ₃）进行剪切直至破坏，然后根据摩尔一库仑理论，求得总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数。三轴试验分为不排水剪、固结不排水剪和排水剪三种方法。本次试验只做饱和试件固结不排水剪。饱和的试样先在某一周压力下排水固结，然后在保持不排水的情况下增加轴向压力直至破坏，同时测量孔隙压力。

五、实验内容：

    用三轴剪切仪测定土样在100kPa、200kPa、300kPa的周围压力作用下，进行固结不排水剪切试验，同时对试验过程进行记录。

六、实验器材（仪器设备、元器件、材料等）：

1、 应变控制式三轴剪切仪：如图示，有压力室、轴向加压设备、施加周围压力系统、体积变化和孔隙压力量测系统等。

  2、击实筒、饱和器、切土盘、切土器、承膜筒等。

  3、天平、测微表、橡皮膜、扳手等。

七、实验步骤：

1．选取一定数量的代表性土样，（对直径3.91厘米试样约取二公斤），经风干碾碎过筛，测出风干含水量，按要求含水量算出所需加水量。

 2．将需加的水量喷洒到土料上，稍静置后装入塑料袋，然后置于密闭容器内、至少20小时，使含水量均匀。取出土料复测其含水量，若所测含水量与要求含水量差值在1％以内，则可以进行击实土样，否则需调整含水量至符合要求为止。

 3．根据要求的干重度，称取所需土量，按试样的高度进行分层击实，各层土料质量相等，每层击实至要求高度后，将表面刨毛，然后再加第二层土料，如此继续进行直至击实最后一层。

 4．将击实好的试件（还回三瓣膜一起装入饱和器内拧紧螺丝）。

5、试样饱和：将试样装入饱和器内后，置于抽气罐内、拧紧盖，进行抽气，当真空度接近一个大气压后，对粉质土（粉土）再继续抽半个小时以上，粘质土抽1小时以上，然后徐徐注入清水，并使真空度保持稳定。待饱和器完全淹没水中后，停止抽气，慢慢解除抽气罐内的真空，让试样在抽气罐内静置10小时以上，然后待用。

6、试样安装

    ⑴ 打开孔隙压力阀，使仪器底座充水，将煮沸过的透水石滑入仪器底座上，放上一张滤纸，关闭孔隙压力阀。

⑵ 活动三瓣膜后将试样取出，上面放好滤纸和透水石，放到仪器底座上。

⑶ 把乳胶膜放在承膜筒内，二头翻在承膜筒上通过吸气孔加真空负压。使乳胶膜紧贴在承膜筒内壁上，然后套入试样外面。放气，翻下乳胶膜二头取下承膜筒。

⑷ 把试样下端的乳胶膜与仪器底座用乳胶带扎紧。然后放上对开膜（保护试样）和上帽，同样将上帽和乳胶膜扎紧。取走对开膜。

⑸ 装上压力室（注意不要碰试样），并从注水孔向压力室注满水扭好注水孔的封闭螺丝。

7、试样排水固结：

   ⑴ 施加σ₃固结周压力（ 100、200、300KPa），并读排水量管读数，（注意管中不得有气泡）。

   ⑵ 慢慢打开孔压阀，量测孔隙压力，计算孔压系数B。

   ⑶ 慢慢打开排水阀，使试样中的水通过顶帽流入量水管（试样开始固结），使孔隙压力慢慢消散。

   ⑷ 不断观察量水管读数，同时注意保持量水管水面应置于试样中心高度处。

   ⑸ 当量水管水面基本上稳定后，孔压基本上消散为零（小于 5 KPa。），即固结完毕（因全部孔压消散为0时间较长，因学时关系我们就不等了）。

   ⑹ 关闭排水阀，记下排水量管及孔压表读数。

   ⑺ 旋转微动（细）手轮，当量力环表微动时表示活塞与试样帽接触，调量力环表和变形量表的指针为0位置。

8、试样剪切：

⑴ 剪切应变速率为每分钟0.1-0.05％（一般粘性土）。

 ⑵ 开动马达，按上离合器，进行剪切。同时打开孔压阀不断转动调压筒手轮，保持零位指示器中水银面为原平衡位置，当试样每产生垂直应变0.5mm时，测记重力环表及孔压表读数。

⑶ 当出现峰值后，再继续剪3—5％垂直应变。若量力环表无明显减少，

表明不出现峰值则垂直应变进行到 15—20％止。

⑷ 试验结束后，关闭马达，调周压力阀及孔压阀，使σ压力表读数及孔压表读数慢慢回零，拨开离合器，倒转手轮，然后打开注水孔，排出压力室内的水，拆除压力室外罩。擦干试样周围的余水，脱去试样外的橡皮膜，描述破坏后的形状。

⑸ 装第二个试样，重复上述试验步骤。

八、实验数据及结果分析：

工程名称                                          试验者                        

试验编号                                          计算者                   

实验方法                                          校核者                   

土样说明                                          试验日期                  

试样原始质量m₀ =                           周压力=

试样原始高度 h₀=                            固结度=

试样原始直径do=                            量力环校正数C=

试样原始面积A₀=                            孔隙压力初读数=

试样原始体积V₀=                            轴向应变速率=

试样原始重度γ₀=                             土粒相对密度d_S＝

试样原始干重度              试验前含水量w=

试样原始孔隙比                   试验后含水量w_f＝

试样原始饱和度               试样干土质量 m_d=

量水管乙的开始读数 Q₀=                    试验后试样质量 m_f

施加周压力后的量水管乙读数Q₁＝

施加周压力后的试样体积=

施加周压力后的的试样孔隙比                                         

施加周压力后的试样面积                           

在周压力下的孔隙压力

在周压力下的孔隙压力系数  =                                

试样破损时的轴向压力

试样破损时的孔隙压力=

孔隙压力系数

最大有效主应力

最小有效主应力

1、 试样固结后的体积、面积及高度

  2．孔隙压力系数：

  3．主应力差：

  4．最大有效主应力：

    最小有效主应力：

    5．最大有效主应力比：

    6．破坏时土的孔隙压力系数：

九、实验结论：

Ccu=                       φcu=

C'=                         φ'=

十、总结与讨论：

1．本实验实测的孔隙水压力系数B值多大？B值越高表示土样的饱和度越高还是越低？说明其物理概念？

2．孔隙水压力系数A值在实验过程中是不是常量？A值的变化反应土的什么性质？

3．土的有效应力强度指标C，，是否恒大于总应力强度指标C，，试分析其规律。

4．分析比较三轴试验和直剪试验的优缺点。

土的抗剪强度试验.doc