当前课程知识点:高等土力学 > 第1章 土工试验及测试 > 1.1 室内试验 > 1.1.4 室内试验4
下面介绍几种特殊的三轴试验
为了模拟循环荷载作用下土的动力特性
人们在常规静三轴仪的基础上
在轴向增加激振系统
研制了振动三轴仪
后来发展为可以在多向分别激振
常见的动三轴试验是
先在固结比Kc=σ1/σ3的条件下
进行静力固结
然后在轴向施加动荷载σd
常见的是简谐荷载
如右上图所示
试验过程中可测量孔压
应变等的时程变化
如右侧中下图所示
用这种试验
可确定土的动模量 阻尼比 动强度等等
近年来高土石坝等大型岩土工程发展很快
这些工程对于土体的变形十分敏感
其数值计算需要用三轴试验
确定堆石料的模型参数
这种坝料最大粒径可达一米以上
并且由于最大坝高可达200米或更高
因而需要大型高压三轴仪
据研究
三轴试样的直径
应大于试验用料最大粒径的4~6倍
如果用原型级配料
需要试样直径达几米的三轴仪
目前建造这么大三轴仪是不现实的
我国的大型三轴仪
试样直径有30 50 70和100cm
最大粒径为6~20cm
这张照片是大连理工大学
超大三轴试验机
轴向荷载可达一万kN
试样直径可达一米
围压可达3MPa
即使采用目前最大的三轴仪
也不能对原始级配的堆石料进行三轴试验
因而面临的关键问题之一
是如何模拟原型料
通常采用的方法有
相似法
将原型料的每一粒组按固定的比例
缩小若干倍
保持与原型料几何相似
使最大粒径为试样直径的1/5左右
其缺点是常常会使试验用料中的细料含量过大
甚至将粗粒土变成细粒土
二是剔除法
将粒径大于dmax的土料剔除掉
而把剩余的部分作为试验材料
一般只有粒径超过dmax的
颗粒所占比例较少时
一般小于10%
才使用此法
三是替代法
也称等量替代法
是以dmax以下的一定范围的
粒组按比例等量替代超过dmax的部分
采用这种方法可保持细粒土的含量不变
四是综合法
即将以上方法混合使用
级配模拟的基本原则是
形成骨架的料的特性不变
和原型料的力学性质尽可能相同
同时还要满足功能要求
举一例说明堆石料的级配模拟
某原型料最大粒径200mm
级配如图中黑线所示
三轴试样直径300mm
试验用料最大粒径dmax=300/5=60mm
图中红线为相似法得到的模拟级配
所有粒径缩小3.33倍
图中绿线为剔除法得到的模拟级配
剔除了粒径大于60mm的颗粒
图中蓝线为替代法得到的模拟级配
将粒径200~50mm的颗粒
用粒径60~5mm的颗粒代替
用不同方法模拟得到的土料
一般较难达到堆石坝的现场密度
常用相对密度来模拟
在本例中
替代法模拟的效果较好
其次为比例法
剔除法较差
一般的三轴试验围压达到600kPa~ 1MPa
高压三轴试验围压可达到3~10MPa
甚至更高
可用于模拟高坝深覆盖层等情况
结果表明 在高压下
土的应力~变形~强度
与低压时相比有很大不同
随着电子技术的发展
各种精确的量测传感元件
数据传送和采集
以及控制软件在三轴试验中得到广泛应用
量测的精度大大提高
数据采集实现了自动化
并且可以按设定的应力路径
或应变路径实现试验的自动化
东京大学龙冈文夫
对于软岩和硬土试样的三轴试验
采用在压力室内量测试样变形的方法
如图所示
在这类试验中试样变形很小
尤其是在应力循环时
要求能量测出0.005%这样的微小应变
他们采用的方法是
在压力室内量测轴向荷载
用一对局部变形传感器LDT
在试样侧面直接量测轴向应变
这样就消除了试样端部的影响
这张图表示的是
软泥岩试样三轴固结不排水试验的结果
左右两图分别表示不同应变范围
两个图上的两条线
分别是用LDT
和在压力室外量测轴向变形的结果
在传统的三轴试验测量中
端部变形占很大比例
而用LDT量测
量测到的是试样本身的应变
可以看出
两种方法测出的模量差别很大
初始模量相差约2倍
这里给出的是非饱和土三轴仪的照片
与普通三轴试验相比
非饱和土三轴试验控制吸力难度大
耗时长
费用高
所以并未广泛使用
-0.1 岩土工程的学科特点与发展
-0.2 土力学学科的发展历史
-0.3 岩土工程实践的发展
-0.4 理论与工程的检验
-0.5 岩土工程的可持续发展
-第0章 绪论-作业
-1.0 概述
--1.0 概述
--1.0 概述-作业
-1.1 室内试验
--1.1 室内试验-作业
-1.2 模型试验
--1.2 模型试验
--1.2 模型试验-作业
-1.3 原位测试与现场观测
--1.3 原位测试与现场观测-作业
-1.4 试验的检验与验证
-2.1 概述
--2.1 概述
--2.1 概述-作业
-2.2 应力和应变
--2.2 应力和应变-作业
-2.3 土的应力变形特性
--2.3 土的应力变形特性-作业
-2.4 土的弹性模型
--2.4 土的弹性模型-作业
-2.5 土的弹塑性模型的一般原理
--2.5 土的弹塑性模型的一般原理-作业
-2.6 剑桥模型
--2.6 剑桥模型-习题
-2.7 其它典型弹塑性模型
--2.7 其它典型弹塑性模型-作业
-3.1 概述
--3.1 概述-作业
-3.2 土的抗剪强度的机理
--3.2 土的抗剪强度的机理-作业
-3.3 土的强度与土的物理性质
--3.3 土的强度与土的物理性质-作业
-3.4 影响土的强度的外部因素
--3.4 影响土的强度的外部因素-作业
-3.5 土的排水与不排水强度
--3.5 土的排水与不排水强度-作业
-3.6 土的强度理论
--3.6 土的强度理论-作业
-3.7 黏性土的抗拉强度
--3.7 黏性土的抗拉强度-作业
-4.1 概述
--4.1 概述
--4.1 概述-作业
-4.2 饱和土的渗透性和基本方程
--4.2 饱和土的渗透性和基本方程-作业
-4.3 饱和土二维渗流和流网
--4.3 饱和土二维渗流和流网-作业
-4.4 饱和渗流数值计算方法
--4.4 饱和渗流数值计算方法-作业
-4.5 非饱和土中水的形态和基质吸力
--4.5 非饱和土中水的形态和基质吸力-作业
-4.6 非饱和土土水特征曲线
--4.6 非饱和土土水特征曲线-作业
-4.7 非饱和土的渗透性和数值计算
--4.7 非饱和土的渗透性和数值计算-作业
-5.1 概述
--5.1 概述
-5.2 土的压缩与地基的沉降
--5.2 土的压缩与地基的沉降-作业
-5.3 地基沉降的计算方法
--5.3 地基沉降的计算方法-作业
-5.4 单向固结的普遍方程及一般问题
--5.4 单向固结普遍方程及一般问题-作业
-5.5 土的三维固结理论
--5.5 土的三维固结理论-作业
-5.6 关于土体固结的其他问题简介
--5.6 关于土体固结的其他问题简介-作业
-6.1 概述
--6.1 概述
-6.2 边坡稳定分析方法
-6.3 最小安全系数和潜在滑动面的搜索方法
-6.4 极限平衡法边坡稳定分析的一些结论
-6.5 塑性力学上下限定理简介
-6.6 基于有限单元法的边坡稳定分析
-6 边坡稳定分析-作业