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T0177-2007一个试样多级加荷试验

关键字: T0177-2007一个试样多级加荷试验日期: 2021-2-3 8:51:52 点击 11737 次

JTG 3430—2020《公路土工试验规程》----25 三轴压缩试验

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T0177-2007一个试样多级加荷试验

1 目的和适用范围
1.1 本试验采用一个试样多级施加周围压力和轴向压力进行剪切，以测定土的总强度参数c`、φ~和有效强度参数c`、φ~。
1.2 本试验适用于无法取得多个试样（3～4 个）进行三轴试验的原状硬土、扰动土或有不规则裂隙的裂土。
2 仪器设备
主要仪器设备应符合本规程T0144 的第2条规定。
3 试验前仪器检查以及试样制备、试样饱和应按本规程T 0144 试验的第3 条、第4 条和第
5 条的相关规定进行。
4 试样安装
4.1 不固结不排水剪试验（UU 试验）应按本规程T 0144 试验第6 条的相应规定进行。
4.2 固结不排水剪试验（CU 试验）应按本规程T 0145 试验第4 条的相应规定进行。
5 试样剪切
5.1 不固结不排水剪试验（UU 试验）
（1）按本试验4.1 的规定安装试样后，施加第一级周围压力（周围压力分2～3 级施）。
（2）剪切应变速率取每分钟0.5%～1%，然后开始剪切。开始阶段，以试样应变每隔0.3%～0.4%测记测力计和轴向位移计读数；当应变达3%以后，每隔0.7%～0.8%测记一次。
（3）当测力计读数稳定或接近稳定时，记录轴向位移计读数和测力计读数，关闭电机停止剪切，将轴向压力退至零。
（4）施加第二级周围压力。此时测力计读数因施加周围压力而增加，应重新调至原来读数值，然后转动手轮。当测力计读数微动时，表示试样帽与测力计重新接触，再按原剪切速率剪切，直至测力计读数稳定或接近稳定为止。
（5）按本试验5.1 中（4）进行其余各级周围压力的试验。最后一级周围压力下的剪切累积应不超过20%。
（6）试验结束后，关周围压力阀，尽快拆除压力室罩，取下试样称量，并测定剪切后的含水率。5.2 固结不排水剪试验（CU 试验）
（1）按本试验4.2 的规定安装试样后，施加第一级周围压力，并按本试验4.2 的规定进行试样固结。
（2）按本试验5.1 中（2）及（3）的规定进行第一级试样剪切。
（3）第一级剪切完成后，轴向压力退至为零。待孔隙压力稳定后再施加第二级周围压力，并按本试验5.2 中（1）的规定进行排水固结。
（4）试样固结稳定后，关闭变管阀或排水管阀，正转手轮，使活塞与试样帽接触为止，记录轴向位移计读数（此时试样高度）。
（5）按本试验5.1 中（2）及（3）的规定进行剪切。
（6）按本试验5.2 中（3）的规定进行下一级围压应力下的试验，最后一级周围压力下的剪切累积应变量应不超过20%。
（7）按本试验5.1 中（6）的规定拆除试样，称试样质量，并测定试样后试样的含水率。
6 结果整理
6.1 按下列两式计算不固结不排水试验施加第一级周围压力剪切时试样的轴向应变和面积：
         Δℎ
𝜀1 =-------------- × 100       （T0177-1）
          ℎ0

       A0
Aa=----------           （T0177-2）
    1-0.01 𝜀1
以上两式中： h0—试样初始高度（cm）；
Δh—试样在剪切时的轴向变形（cm）；
𝜀1—轴向应变（%）；
A0—试样初始面积（cm2）；
Aa—试样剪切时的面积（cm2）。
6.2 按下列公式计算固结不排水试验施加第一级周围压力后的试样高度和面积。
6.2.1 固结后试样的高度和面积按本规程T0145 试验的第7.1 和7.2 条的规定执行。
6.2.2 剪切时试样的轴向应变及面积：
        Δℎ
𝜀1 =-------------   ×100 （T0177-3）
        ℎ0
        A0
Aa=--------------      （T0177-4）
     1-0.01𝜀1
以上两式中： hc—固结后试样的高度（cm）；
Δh —固结变形量（轴向）（cm）；
𝜀1—轴向应变（%）；
A0—试样初始面积（cm2）；
Aa—试样剪切时的面积（cm2）。
6.2.3 施加第一级周围压力后，剪切终了时的高度和面积作为第二级周围压力下的初始高度和初始面积。
6.2.4 施加第二级周围压力后，剪切终了时的高度和面积作为第三级周围压力下的初始高度和初始面积。
6.3 计算主应力差、主应力比和孔隙压力系数。
6.3.1 主应力差按本规程T0145 试验的7.4 条执行。
6.3.2 有效大主应力、有效小主应力和有效主应力比按本规程T0145 试验的7.5 条规定执行；
按下式计算总主应力比：

ρ1         ρ1-ρ3
----- = 1+ --------    （T0177-5）
ρ3          ρ3
6.3.3 孔隙水压力系数按本规程T0145 试验的7.6 条规定执行。
6.4 制图
6.4.1 绘制不固结不排水剪应力应变关系曲线，见图T0177-1。
6.4.2 绘制固结不排水剪应力与应变关系曲线，见图T0177-2。
6.4.3 绘制固结不排水剪的法向力与剪应力曲线，见图T0177-3。
图T 0177-1 不固结不排水剪的应力与应变关系曲线
图T 0177-2 固结不排水剪应力与应变曲线图T 0177-3 一个试样固结不排水强度包线
6.5 本试验记录格式如表T 0144-1、表T 0144-2 和表T 0144-3。
7 报告
7.1 土的性状描述。
7.2 总应力抗剪强度参数c、φ。
7.3 有效应力抗剪强度参数c`、φ`。

条文说明

1 在三轴压缩试验中，用一个试样多级加荷测定土的强度参数和值，是根据库仑定律，假定、值不因应力状态的变化而改变，破裂角（a=45°+φ/2 ）在第一级荷载下出现后，在以后各级荷载下，均保持不变。第一级荷载以后所施加的荷载只是增加摩擦强度，因而可以测定强度包线。
一个试样多级加荷三轴压缩试验原则上适用于细粒土、砂质土。由于只采用一个试样确定强度包线，避免了多个试样的不均匀而造成的应力圆分散，各应力圆均能很好切于强度包线。但一个试样的代表性低于多个试样的代表性，故本规程只限于无法取得多个试，或多个试样彼此性质不均匀的情况下采用此法，并不建议替代作为常规方法采用。
5 对于第一级围压作用下试样剪切完成后，须退除轴向压力（即测力计为零），使试样回复到等向受力状态，再施加下一级周围压力，这样可以消除固结时偏应力的影响，不致产生轴向蠕变变形，以保持试样在等向压力下固结，故规程作了退除轴向压力的规定。
一个试样多级加荷三轴试验的各级剪切变形随土的种类不同相差很大，故不能作统一规定。基本原则是第一级剪切变形应与多个试样试验的控制变形一致，最后一级达到的累积变形以不超过20%为准，中间剪切的轴向变形无法作出统一规定。各级剪切中，可以同时计算有效主应力比或绘制有效应力路径来控制。
破坏点的确定应与多个试样破坏标准的确定相一致。不另合作规定。
对于软黏土及塑性大的土，因破坏点不显明，难以根据峰值或稳定值的近似点确定施加下一级周围压力的标准，因此可以按预先设定的轴向应变，施加各级周围压力。一般可以按以下标准进行，见图T 0177-4。
第一级轴向应变至16%；
第二级轴向应变至18%；
第三级轴向应变至20%。
图T 0177-4 按轴向应变加荷
6 采用该法进行试验，不固结不排水试验的试样面积修正与多个试样的试验相同。对于固结不排水试验，因为每一级周围压力下试样体积产生变化，所以试样面积修正还应考虑体积变化问题。目前仍按分级计算方法进行，即第一级周围压力下试样剪切终了时的状态作为下一级周围压力下试样的初始状态。面积修正计算仍按式进行。式中：为试样在本级周围压力下固结后试样的实际面积；为试样在本级周围压力下的剪切应变（不累计）。

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