工程巖土 課件 4.5.2測定土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（三軸壓縮試驗）（錄屏版）

測定土的抗剪強(qiáng)度（三軸壓縮試驗）

主講教師：肖霞一、試驗?zāi)康娜?、試驗原理四、試驗方法五、抗剪?qiáng)度指標(biāo)的選擇

本節(jié)提綱二、試驗裝置一、試驗?zāi)康娜S壓縮試驗

測定土的抗剪強(qiáng)度，提供計算地基強(qiáng)度和穩(wěn)定分析使用的土的總抗剪強(qiáng)度參數(shù)和有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)。二、試驗裝置試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩橡皮膜透水石頂帽濾紙三、試驗原理方法：首先試樣施加靜水壓力（圍壓）為

3

；然后通過活塞桿施加的是應(yīng)力差Δ

1=

1-3

。特點：試樣是軸對稱應(yīng)力狀態(tài)。垂直應(yīng)力是大主應(yīng)力

1；徑向與切向應(yīng)力總是相等為小主應(yīng)力

3軸向壓力三、試驗原理強(qiáng)度包線(

1-

)fc

(

1-

)f

分別作圍壓

為100kPa

、200kPa

、300kPa的三軸試驗，得到破壞時相應(yīng)的（

1-

)f繪制三個破壞狀態(tài)的應(yīng)力摩爾圓，畫出它們的公切線——強(qiáng)度包線，得到強(qiáng)度指標(biāo)c與

四、試驗方法

三軸剪切試驗按剪切前的固結(jié)程度和剪切時的排水條件，可以分為三種試驗方法：1.不固結(jié)不排水試驗(UU試驗)2.固結(jié)不排水試驗(CU試驗)3.固結(jié)排水試驗(CD試驗)四、試驗方法

三軸試驗：施加周圍壓力

3、軸向壓力增量△

直至剪破的整個過程都關(guān)閉排水閥門，不允許試樣排水固結(jié)。

3

3

3

3

3

3△△關(guān)閉排水閥cu、

u

不固結(jié)不排水剪（UU）四、試驗方法有效應(yīng)力圓總應(yīng)力圓

u=0BCcu

uAA

3A

1A飽和粘性土在三組

3下的不排水剪試驗得到A、B、C三個不同總應(yīng)力圓，但只能得到一個有效應(yīng)力圓。試驗表明：雖然三個試樣的周圍壓力

3不同，但破壞時的主應(yīng)力差相等，三個極限應(yīng)力圓的直徑相等，因而強(qiáng)度包線是一條水平線。不固結(jié)不排水剪（UU）

3

3

3

3

3

3△△四、試驗方法

3

3

3

3

3

3△△打開排水閥關(guān)閉排水閥三軸試驗：施加周圍壓力

3時打開排水閥門，試樣完全排水固結(jié)，孔隙水壓力完全消散。然后關(guān)閉排水閥門，再施加軸向壓力增量△

，使試樣在不排水條件下剪切破壞。ccu、

cu

固結(jié)不排水剪（CU）四、試驗方法總應(yīng)力圓在水平軸上左移uf得到相應(yīng)的有效應(yīng)力圓，按有效應(yīng)力圓強(qiáng)度包線可確定c

、

飽和粘性土在三組

3下進(jìn)行固結(jié)不排水剪試驗得到A、B、C三個不同總應(yīng)力圓，由總應(yīng)力圓強(qiáng)度包線確定固結(jié)不排水剪總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)ccu、

cu

ccuc

cu

ABC固結(jié)不排水剪（CU）

3

3

3

3

3

3△△四、試驗方法

三軸試驗：試樣在圍壓

3作用下排水固結(jié)，再緩慢施加軸向壓力增量△

，直至剪破，整個試驗過程中打開排水閥門，始終保持試樣的孔隙水壓力為零。

3

3

3

3

3

3△△打開排水閥固結(jié)排水剪（CD）cd、

d

四、試驗方法在整個排水剪試驗過程中，uf＝0，總應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力圓即是有效應(yīng)力圓，總應(yīng)力強(qiáng)度線即是有效應(yīng)力強(qiáng)度線，強(qiáng)度指標(biāo)為cd、

d。

cd

d

3

3

3

3

3＋△

3＋△固結(jié)排水剪（CD）四、試驗方法固結(jié)排水試驗（CD試驗）1打開排水閥門，施加圍壓

后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2打開排水閥門，慢慢施加軸向應(yīng)力差

以便充分排水，避免產(chǎn)生超靜孔壓固結(jié)不排水試驗（CU試驗）1打開排水閥門，施加圍壓

后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差

過程中不排水不固結(jié)不排水試驗（UU試驗）1關(guān)閉排水閥門，圍壓

下不固結(jié)；2關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差

過程中不排水cd、

d

ccu、

cu

cu、

u

五、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選擇c

、

為土的有效粘聚力和有效內(nèi)摩擦角，即土的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)c、

為土的總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)有效應(yīng)力原理：土的抗剪強(qiáng)度并不是由剪切面上的法向總應(yīng)力決定，而是取決于剪切面上的法向有效應(yīng)力。土的抗剪強(qiáng)度的有效應(yīng)力指標(biāo)c,=c+tg=-u符合土的破壞機(jī)理，但有時孔隙水壓力u無法確定土的抗剪強(qiáng)度的總應(yīng)力指標(biāo)c,=c+tg便于應(yīng)用,但u不能產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度，不符合強(qiáng)度機(jī)理，應(yīng)用時要符合工程條件強(qiáng)度指標(biāo)抗剪強(qiáng)度簡單評價五、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選擇五、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選擇總結(jié):同一種土

在不同的排水條件下進(jìn)行試驗，總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)完全不同。而有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)不隨試驗方法的改變而不同，抗剪強(qiáng)度與有效應(yīng)力有唯一的對應(yīng)關(guān)系?？偨Y(jié)歸納鞏固提升