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三轴仪的原理及实验类型分享

发布时间:2020-04-19   点击次数:64次
   三轴仪的原理及实验类型分享
  一、三轴仪试验原理
  真三轴试验所施加的应力和所测得的强度参数以及变形参数能较真实地反映实际情况。然而这种试验的仪器构造复杂、操作麻烦。目前除了作研究用外,很少被岩土工程师用于实际的工程勘察设计。
  许多土工问题如土坡、路堤、挡土墙、码头等均属于平面问题,在设计上作为平面应变状态处理,即只考虑σ1和σ3。在一些特殊情况下,如油罐基础,常按轴对称问题处理,即σ2=σ3。三轴试验就是使试样在轴对称的应力状态下进行试验。由于三轴试验比真三轴试验简单方便,因此得到了广泛应用。
  二、三轴仪试验类型
  三轴试验的主要用途是测定土的强度和应力应变有关参数。也常用来测定土的静止侧压力系数Ko、消散系数Cv、渗透系统K等。三轴试验主要有以下几种类型:
  1、强度试验
  用三轴试验测定土的强度参数,有几种不同方法。根据试验过程中排水条件,通常可分为不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)。试验方法的选择,要根据设计要求、土的性质、施工速度、工程运用条件等而定。
  2、应力路径试验
  前述三种常规试验方法的UU试验、CU试验和CD试验是用同一种加荷方式,在不同排水条件下进行的。如用不同的加荷方式,在不同排水条件下进行试验,则称为应力路径试验。
  应力路径是模拟土体在实际施工或运行过程中的应力变化,对试样进行加荷减荷的试验程序。这种应力状态变化是以岩石的加荷过程中土体内某平面上应力变化的轨迹来表明应力增长或减小的路径。不同的加荷方式有不同的应力路径。
  3、三轴静止侧压力系数Ko试验
  在天然土层或人工填土中的任何一点,水平有效应力σ,h一般不等于垂直有效应力σ,v。这两种应力之比称为侧压力系数或侧应力比,即:Ko=σ,h/σ,v。Ko的小值相当于土体破坏时的应力比,以Kf表示。工程中,设计者所需要的是静止侧压力系数,即土体在垂直应力作用下,无侧向变形的静止侧压力系数,以Ko表示。
  Ko试验是假定土体各向同性均匀一致,应力σ与应变ε呈线性关系,其比值σ/ε即为弹性模量E。
  4、孔隙压力消散试验
  孔隙压力消散试验是测定试样施加作用力后,试样中产生的孔隙压力在排水条件下随时间而消散的过程。根据这种试验可测得土的固结系数Cv(也称消散系数)和体积压缩系数mv。
  5、三轴渗透试验
  三轴渗透试验,利用三轴仪按常规不排水剪试验方法安装好试样,对试样施加有效围压σ3,使水在一定压力差作用下通过试样流出,保持稳定流量Q,测定土的渗透系数。对同一试样,可以施加不同围压σ3,使之达到固结排水稳定后,分别测定其渗透系数k。
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