1.9无侧限抗压强度试验
本试验方法适用于饱和粘土。 主要仪器:
⑴应变控制式无侧限压缩仪:由测力计、加压框架、升降设备组成,见(如下图)。
应变控制式无侧限压缩仪
1一轴向加荷架; 2一轴向测力计; 3一试样; 4一上、下传压板; 5一手轮; 6一升降板; 7一轴向位移计
试样制备:
原状土的试样制备按上述三轴试样的制备进行制备,试样直径宜为35~50mm,高度与直径之比宜采用2.0~2.5。 试验步骤:
⑴将试样两端抹一薄层凡士林,在气候干燥时,试样周围亦需抹一薄层凡士林,防止水分蒸发。
⑵将试样放在底座上,转动手轮,使底座缓慢上升,试样与加压板刚好接触,将测力计读数调整为零。根据试样的软硬程度选用不同量程的测力计。 ⑶轴向应变速率宜为每分钟应变1%~3%。转动手柄,使升降设备上升进行试验,轴向应变小于3%时,每隔0.5%应变(或0.4mm)读数一次;轴向应变≧3%时,每隔1%应变(或0.8mm)读数一次。试验宜在8~10min内完成。
⑷当测力计读数出现峰植时,继续进行3%~5%的应变后停止试验;当读数无峰植时,试验应进行到应变达20%为止。
⑸试验结束,取下试样,描述试样破坏后的形状。
⑹当需要测定灵敏度时,应立即将破坏后的试样除去涂有凡士林的表面,加少许余土,包于塑料薄膜内用手搓捏,破坏其结构,重塑成圆柱形,放入重塑筒内,用金属垫板,将试样挤成与原状试样尺寸、密度相等的试样,并按本条1~5款的步骤进行试验。 5)轴向应变,应按下式计算:
6)试样面积的校正,应按下式计算:
7)试样所受的轴向应力,应按下式计算:
8)以轴向应力为纵坐标,轴向应变为横坐标,绘制轴向应力与轴向应变关系曲线(如下图)。取曲线上最大轴向应力作为无侧限抗压强度,当曲线上峰值不明显时,取轴向应变15%所对应的轴向应力作为无侧限抗压强度。
轴向应力与轴向应变关系曲线 1一原状试样;2—重塑试样
9)灵敏度应按下式计算:
试验室现有图片:
固结快剪试验:
本试验方法适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。 仪器设备:
⑴应变控制式直剪仪(如下图):由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统组成。
1一剪切传动机构;2一推动器;3一下盒;4一垂直加托框架;5一垂直位移计; 6一传托板; 7一透水板;8一上盒;9一储水盒;10一测力计;11一水平位移计;12一滚珠;13一试样
试验步骤:
⑴原状土试样制备与密度试验的制样方法相同,每组试样不得少于4个。 ⑵对准剪切容器上下盒,插人固定销,在下盒内放透水板和滤纸,将带有试样的环刀刃口向上,对准剪切盒口,在试样上放滤纸和透水板,将试样小心地推入剪切盒内。
注:透水板和滤纸的湿度接近试样的湿度。
⑶移动传动装置,使上盒前端钢珠刚好与测力计接触,依次放上传压板、加压框架,安装垂直位移和水平位移量测装置,并调至零位或测记初读数。
⑷根据工程实际和试样的软硬程度施加各级垂直压力,对松软试样垂直压力应分级施加,以防土样挤出。施加压力后,向盒内注水,当试样为非饱和试样时,应在加压板周围包以湿棉纱。
⑸施加垂直压力后,每1h测读垂直变形一次。直至试样固结变形稳定。变形稳定标准为每小时不大于0.005mm。
⑹固结快剪试验的剪切速度为0.8mm/min,使试样在3~5min内剪损。拔去固定销,以规定的剪切速度进行剪切,试样每产生剪切位移0.2~0.4mm测记测力计和位移读数,直至测力计读数出现峰值,应继续剪切至剪切位移为4mm时停机,记下破坏值;当剪切过程中测力计读数无峰植时,应剪切至剪切位移为6mm时停机。
⑺当需要估算试样的剪切破坏时间,可按下式计算:
tf=50t50
式中 tf—达到破坏所经历的时间(min);
t50—固结度达
50%所需的时间(min)。
⑻剪切结束,吸去盒内积水,退去剪切力和垂直压力,移动加压框架,取出试样,测定试样含水率。 计算及绘图:
1)剪应力应按下式计算:
2)固结快剪的绘图:
⑴以剪应力为纵坐标,剪切位移为横坐标,绘制剪应力与剪切位移关系曲线(如下图),取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度,无峰值时,取剪切位移4mm所对应的剪应力为抗剪强度。
剪应力与剪切位移关系曲线
⑵以抗剪强度为纵坐标,垂直压力为横坐标,绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线(如下图),直线的倾角为摩擦角,直线在纵坐标上的截距为粘聚力。
抗剪强度与垂直压力关系曲线
快剪试验:
快剪试验的操作步骤、绘图及计算方法大致与固结快剪试验相同,唯一的区别在
安装试样时应以硬塑料薄膜代替滤纸,不需要进行固结,所以就不需要安装垂直位移量测装置。 试验室现有图片: