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1.1.5 室内试验5在线视频

下一节:1.1.6 室内试验6

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1.1.5 室内试验5课程教案、知识点、字幕

下面我们介绍真三轴仪和真三轴试验

对常规三轴试验

其根本的不足是其中有两个主应力

总是相等的

从三轴仪面世以来

人们就力图实现

三个主应力可以“真正”地独立变化的试验

亦即真三轴试验

早期的真三轴试验

主要是用于研究中主应力对土的强度的影响

尤其是侧重于

对平面应变条件下的变形和强度特性的研究

所以

相对而言

边界干扰并不是十分关键的问题

随着土的本构理论研究的发展

人们更加迫切要求实现更复杂的应力路径

以更加系统全面深入地揭示土的

应力-应变-强度关系

并借助于复杂应力路径来验证本构模型

以检验它们的普遍适用性

这大大推动了

更精细的真三轴仪的

研制和高水平的试验技术的发展

目前的真三轴仪可以分为两大系列

改造的真三轴仪与盒式的真三轴仪

下面分别进行介绍

早期

人们为了变化中主应力

很自然地想到在原三轴压力室中

将试样改成长方体

并安装一对侧向压力板施加中主应力

其特点是

试样有一对面暴露在压力室中

优点是减少这个方向上

与其它两个方向边界间的干扰

也比较容易形成并观察到剪切面的破坏形式

缺点是三个方向并不能完全“独立”

施加大中小主应力

一般来讲

露在压力室中的面上作用的是小主应力

即使在轴向可以施加拉力

压力室中暴露的面上也不能作用大主应力

这样很难进行

如应力路径在π平面的

6个角域中自由变化的真三轴试验

使试验应力路径受到限制

图中表示的是劳等人设计的真三轴仪

它是在压力室中加入一对复合水平加压板

试样尺寸为140*80*80mm

侧向加压装置是一对

柔性囊内含一尺寸稍小的

刚性金属板紧贴在试样表面

这样既避免了与上下边界间相互干扰

也使得试样变形较为均匀

在这一对侧面没有暴露的间隙

这个图是莱特和邓肯研制的真三轴仪

试样尺寸为76×76×76mm的立方体

在压力室中有一对侧压力板

它是由软木和不锈钢片互层叠合而成

其中软木易于压缩

并且泊松比接近为0

这对侧向水平加压板

通过滚轮安装在刚性框架上

框架分两部分

上部分固定在竖向加压杆上

下部分固定在底座上

这样

在竖向加压时

加压杆通过钢架对侧向板与试样同步加压

尽可能减少了板与试样间摩擦

和加载装置间的干扰

半刚性的侧向加压板

也减少了试样的应力分布不均匀性

盒式真三轴仪

是在立方体或长方体试样的

三个方向上设置三个独立的加载系统

围成一个“盒”式空间

加载系统的边界可以是刚性的

可以是柔性的

也可以是混合的

其中最具代表性的是

上世纪60年代亨勃雷及皮阿斯

设计和发展的剑桥大学真三轴仪

其工作原理如图所示

试样初始形状

为一个100×100×100mm的立方体

它被放在三对相互垂直

且可以错动的刚性板之中

加压刚性板

由三对互相垂直的加压杆所驱动

可以是应力控制

也可以是应变控制

由于采用了有效的润滑措施

大大减少了板与试样间的摩擦力

使试样上的剪应力合力

只为正应力合力的2％左右

基本上可认为其边界上作用的是主应力

这种仪器的优点很明显

可以在三个方向上独立施加主应力

并且大中小主应力

可以在三个方向自由转换

可做到大约30％的

均匀应变而不会使边界互相干扰

并且已基本实现控制和数据采集自动化

但它也有一些明显的缺点

刚性边界容易造成应力分布不均匀

刚性加压板对于破坏时

试样剪切带的形成和观察都会有干扰和影响

此外

设备结构复杂

不便于推广应用

这是香港理工大学

殷建华等改进开发的混合式真三轴仪

采用压力室围压提供小主应力

其余两个方向的主应力采用刚性板加载

竖向和水平向两对刚性加载板

采用V型滑块和V型槽进行连接

竖向和水平向刚性加载板可以自由滑动

并保持相互垂直

在滑动加载板

与乳胶膜之间使用润滑油以减小摩擦

并采用在试样前后乳胶膜上

设孔的排水方式

以减小对试样的影响

这是清华大学大型岩土静动真三轴试验机

可进行常规三轴真三轴和侧限压缩试验

左图是混合式加载系统

右图是试样密封装置

对试样的加载方式

借鉴了殷建华教授真三轴仪的模式

在清华大学大型岩土静动真三轴试验机上

开发了新的试样密封装置

联合采用椭圆形试样帽

和异形乳胶膜的封样方式

可很好地解决压力室

施加高压时真三轴试样的密封

加压拆装量测和耐久性等一系列难题

在压力室内部小主应力方向上增加了一对

水下耐高压传感器

可与体变传感器

联合使用提高位移估算精度

这个表列出了常规三轴试验部分的性能指标

最大竖向载荷为

静态2000kN 动态1000kN

可进行双向振动试验

最大围压为

静态20MPa 动态5MPa

最大试样尺寸为

直径300mm

高700mm

这个表列出了真三轴试验部分的性能指标

最大侧向载荷为

静态1000kN 动态500kN

可进行三向振动试验

最大围压为

静态20MPa 动态5MPa

最大试样尺寸为

200×200×400mm

改装型盒式或混合式真三轴仪的主要区别在于

x, y, z 三个方向

是否独立施加大中小主应力

盒式真三轴仪可进行π平面上

360度范围内任意应力路径的试验

而对于改装型和混合式真三轴仪

自由面上σx一般只为小主应力

侧向σy不能单独为小主应力

故无张拉时

在π平面内应力路径只能限制在

0°~120°之间的范围内

真三轴仪常被用来进行在π平面上

不同应力路径的试验

比如p＝常数同时b=常数的试验

平面应变试验

在不同方向制样

以研究土的各向异性的试验

在π平面上应力路径急剧转折的试验等

其中

在π平面使半径广义剪应力不变

应力路径为圆周的试验最有代表性

这张图表示的是正常固结黏土

圆周应力路径和相应的应变路径

采用盒式真三轴仪进行试验

由这两张图可见

应力路径与应变路径形状不同

当应力回归到出发点时

应变并未回归到原点

目前用真三轴试验

进行原状土试验困难较大

高等土力学课程列表：

第0章绪论

-0.1 岩土工程的学科特点与发展

--0.1.1 岩土工程的学科特点与发展1

--0.1.2 岩土工程的学科特点与发展2

--0.1.3 岩土工程的学科特点与发展3

-0.2 土力学学科的发展历史

--0.2.1 土力学学科的发展历史1

--0.2.2 土力学学科的发展历史2

-0.3 岩土工程实践的发展

--0.3.1 岩土工程实践的发展1

--0.3.2 岩土工程实践的发展2

-0.4 理论与工程的检验

--0.4 理论与工程的检验

-0.5 岩土工程的可持续发展

--0.5 岩土工程的可持续发展

-第0章绪论-作业

第1章土工试验及测试

-1.0 概述

--1.0 概述-作业

-1.1 室内试验

--1.1.1 室内试验1

--1.1.2 室内试验2

--1.1.3 室内试验3

--1.1.4 室内试验4

--1.1.5 室内试验5

--1.1.6 室内试验6

--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

--1.3 原位测试与现场观测-作业

-1.4 试验的检验与验证

--1.4 试验的检验与验证

第2章土的本构关系

-2.1 概述

--2.1 概述-作业

-2.2 应力和应变

--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

--2.3.1 土的应力变形特性1

--2.3.2 土的应力变形特性2

--2.3.3 土的应力变形特性3

--2.3.4 土的应力变形特性4

--2.3 土的应力变形特性-作业

-2.4 土的弹性模型

--2.4.1 土的弹性模型1

--2.4.2 土的弹性模型2

--2.4.3 土的弹性模型3

--2.4.4 土的弹性模型4

--2.4.5 土的弹性模型5

--2.4 土的弹性模型-作业

-2.5 土的弹塑性模型的一般原理

--2.5.1 土的弹塑性模型的一般原理1

--2.5.2 土的弹塑性模型的一般原理2

--2.5.3 土的弹塑性模型的一般原理3

--2.5.4 土的弹塑性模型的一般原理4

--2.5 土的弹塑性模型的一般原理-作业

-2.6 剑桥模型

--2.6.1 剑桥模型1

--2.6.2 剑桥模型2

--2.6.3 剑桥模型3

--2.6.4 剑桥模型4

--2.6 剑桥模型-习题

-2.7 其它典型弹塑性模型

--2.7.1 其它典型弹塑性模型1

--2.7.2 其它典型弹塑性模型2

--2.7.3 其它典型弹塑性模型3

--2.7 其它典型弹塑性模型-作业

第3章土的强度

-3.1 概述

--3.1.1 概述1

--3.1.2 概述2

--3.1 概述-作业

-3.2 土的抗剪强度的机理

--3.2.1 土的抗剪强度的机理1

--3.2.2 土的抗剪强度的机理2

--3.2.3 土的抗剪强度的机理3

--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

--3.3.1 土的强度与土的物理性质1

--3.3.2 土的强度与土的物理性质2

--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

--3.4.1 影响土的强度的外部因素1

--3.4.2 影响土的强度的外部因素2

--3.4.3 影响土的强度的外部因素3

--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

--3.5.1 土的排水与不排水强度1

--3.5.2 土的排水与不排水强度2

--3.5.3 土的排水与不排水强度3

--3.5.4 土的排水与不排水强度4

--3.5 土的排水与不排水强度-作业

-3.6 土的强度理论

--3.6.1 土的强度理论1

--3.6.2 土的强度理论2

--3.6.3 土的强度理论3

--3.6.4 土的强度理论4

--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

--3.7 黏性土的抗拉强度-作业

第4章土中渗流

-4.1 概述

--4.1 概述-作业

-4.2 饱和土的渗透性和基本方程

--4.2.1 饱和土的渗透性和基本方程1

--4.2.2 饱和土的渗透性和基本方程2

--4.2.3 饱和土的渗透性和基本方程3

--4.2.4 饱和土的渗透性和基本方程4

--4.2.5 饱和土的渗透性和基本方程5

--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

--4.3.1 饱和土二维渗流和流网1

--4.3.2 饱和土二维渗流和流网2

--4.3.3 饱和土二维渗流和流网3

--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

--4.4.1 饱和渗流数值计算方法1

--4.4.2 饱和渗流数值计算方法2

--4.4.3 饱和渗流数值计算方法3

--4.4.4 饱和渗流数值计算方法4

--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

--4.5.1 非饱和土中水的形态和基质吸力1

--4.5.2 非饱和土中水的形态和基质吸力2

--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

--4.6.1 非饱和土土水特征曲线1

--4.6.2 非饱和土土水特征曲线2

--4.6.3 非饱和土土水特征曲线3

--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

--4.7.1 非饱和土的渗透性和数值计算1

--4.7.2 非饱和土的渗透性和数值计算2

--4.7.3 非饱和土的渗透性和数值计算3

--4.7 非饱和土的渗透性和数值计算-作业

第5章土的压缩与固结

-5.1 概述

-5.2 土的压缩与地基的沉降

--5.2.1 土的压缩与地基的沉降1

--5.2.2 土的压缩与地基的沉降2

--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

--5.3.1 地基沉降的计算方法1

--5.3.2 地基沉降的计算方法2

--5.3.3 地基沉降的计算方法3

--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

--5.4.1 单向固结的普遍方程及一般问题1

--5.4.2 单向固结的普遍方程及一般问题2

--5.4.3 单向固结的普遍方程及一般问题3

--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

--5.5.1 土的三维固结理论1

--5.5.2 土的三维固结理论2

--5.5.3 土的三维固结理论3

--5.5.4 土的三维固结理论4

--5.5.5 土的三维固结理论5

--5.5.6 土的三维固结问题6

--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

--5.6 关于土体固结的其他问题简介-作业

第6章边坡稳定分析

-6.1 概述

-6.2 边坡稳定分析方法

--6.2.1 边坡稳定分析方法1

--6.2.2 边坡稳定分析方法2

--6.2.3 边坡稳定分析方法3

--6.2.4 边坡稳定分析方法4

-6.3 最小安全系数和潜在滑动面的搜索方法

--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

--6.4 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

--6.5 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

--6.6 基于有限单元法的边坡稳定分析

-6 边坡稳定分析-作业

1.1.5 室内试验5笔记与讨论

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