粗粒土三軸剪切試驗機試驗過程

1.無黏性粗顆粒土三軸壓縮試驗

1.試件制備和安裝

1 試樣尺寸:試樣直徑不應(yīng)小于Z大土粒直徑的5倍,試件尺寸Φ300*600

2 應(yīng)按標準的規(guī)定備好土料。根據(jù)試驗要求的干密度、含水率及試樣尺寸計算并分層稱取試驗所需的土樣，分層不少于 5 層。

3 將透水板放在試樣底座上,開進水閥,使試樣底座透水板充水至無氣泡逸出,關(guān)閉閥門。

4 在底座上扎好橡皮膜,安裝成型筒,將橡皮膜外翻在成型筒上,并使其順直和緊貼成型筒內(nèi)壁。

5 裝入第Y層土樣,均勻拂平表面,用振搗法使土樣達到預(yù)計高度后,再以同樣方法填入第2層土樣。如此繼續(xù),直至裝完最后一層,應(yīng)防止粗細顆粒分離,保證試樣的均勻性。整平表面,加上透水板和試樣帽,扎緊橡皮膜。開真空泵從試樣頂部抽氣，使試樣在30kPa負壓下直立,再去掉成型筒。

6.檢查橡皮膜,若有破裂處,進行粘補,必要時再加一層。

7 用鋼直尺量測試樣高度。,用鋼卷尺量測試樣上、中、下部的直徑,試樣平均直徑。

8.安裝壓力室,旋緊連接螺栓。開壓力室排氣孔，向壓力室注滿水后,關(guān)排氣孔。開壓力機,使試樣與傳力活塞和軸向荷載傳感器等接觸,當軸向荷載傳感器的讀數(shù)微動時立即停機。并調(diào)整軸向位移計和軸向荷載傳感器為零

2.試樣飽和應(yīng)按下列步驟進行:

1 抽氣飽和法:由試樣頂部抽氣,試樣內(nèi)形成負壓,測記進水量管水位讀數(shù)后,徐徐開進水閥,使用脫氣水在負壓作用下,水由下而上逐漸飽和試樣。待試樣上部出水后,持續(xù)20min左右，停止抽氣。徐徐打開周圍壓力閥施加周圍壓力。(≤30kPa),并開試樣上部排氣(水)閥釋放負壓。提高進水管水位,用水頭飽和法繼續(xù)進行飽和。

2 水頭飽和法:按標準的規(guī)定安裝壓力室,然后徐徐打開周圍壓力閥施加周圍壓力(≤30kPa)和開試樣上部排氣(水)閥,釋放負壓,測記進水量管水位讀數(shù)。開進水閥,逐漸提高進水量管水頭,水由下而上逐漸飽和試樣,待上部出水后,測記進、出水量管水位讀數(shù)。用進水量、出水量和孔隙體積估算飽和度。若未達到要求,適當提高水進出水管水頭差,Z大水頭差不應(yīng)大于2m,仍按上述方法延長飽和時間，至符合要求為止。

3.試驗過程

固結(jié)不排水剪試驗(CU)(測孔隙壓力)應(yīng)按下列步驟進行:

1 試樣飽和后,使量水管水面位于試樣中部,測記讀數(shù)。關(guān)排水閥,測記孔隙壓力的起始讀數(shù)。施加周圍壓力至預(yù)定值,并保持恒定,測定孔隙壓力穩(wěn)定后的讀數(shù)。

2 開排水閥,每隔20s~30s測記排水量管水位和孔隙壓力計讀數(shù)各1次。在固結(jié)過程中隨時繪制排水量與時間:或孔隙水壓力“與時間t關(guān)系曲線。正常情況下,排水量應(yīng)趨于穩(wěn)定，即曲線的下段趨于水平,即認為固結(jié)完成。

3 固結(jié)完成后,關(guān)排水閥，測記量水管水位和孔隙壓力計讀數(shù)。開壓力機,當軸向荷載傳感器微動時,表示活塞與試樣接觸，關(guān)壓力機,測軸向位移計讀數(shù),計算固結(jié)下沉量。

4 以每分鐘軸向應(yīng)變?yōu)?.1%~1.0%的速率施加軸向壓力。試樣的軸向應(yīng)變每0.1%~0.4%測記軸向荷載傳感器、孔隙壓力計和軸向位移計讀數(shù)各1次,若有特殊要求,可酌情加密或減少讀數(shù)次數(shù)。有峰值時,試驗應(yīng)進行至軸向應(yīng)變達到峰值出現(xiàn)后的 3%~5%。如無峰值時,則軸向應(yīng)變達到 15%~20%。

5 試驗結(jié)束后,關(guān)孔隙壓力閥,卸去軸向壓力，再卸去周圍壓力,開壓力室排氣孔和排水閥,排去壓力室內(nèi)的水,卸除壓力室罩,揩干試樣周圍余水,去掉橡皮膜,拆掉試樣,并對剪后試樣進行描述。必要時測定剪切面試樣含水率和分析顆粒破碎情況。

6 其余幾個試樣應(yīng)分別在不同周圍壓力下，按上述步驟進行試驗。

固結(jié)排水剪試驗(CD)應(yīng)按下列步驟進行:

1 試樣飽和后,使量水管水面位于試樣中部,測記讀數(shù)。關(guān)排水閥,測記孔隙壓力的起始讀數(shù)。施加周圍壓力至預(yù)定值,并保持恒定,測定孔隙壓力穩(wěn)定后的讀數(shù)。

2 開排水閥,每隔20s~30s測記排水量管水位和孔隙壓力計讀數(shù)各1次。在固結(jié)過程中隨時繪制排水量與時間:或孔隙水壓力“與時間t關(guān)系曲線。正常情況下,排水量應(yīng)趨于穩(wěn)定，即曲線的下段趨于水平,即認為固結(jié)完成。完成后不關(guān)排水閥，使試樣保持排水條件。以每分鐘應(yīng)變?yōu)?.1%~0.5%的剪切速率進行剪切。在剪切過程中測記軸向荷載傳感器、軸向位移計和量水管讀數(shù)。

2 其余試樣應(yīng)分別在不同周圍壓力下,按以上的規(guī)定進行試驗。

2.黏質(zhì)粗顆粒土三軸壓縮試驗

1.試樣制備應(yīng)按下列步驟進行:

1 應(yīng)按標準的規(guī)定制備土樣。根據(jù)干密度、含水率、試樣體積及個數(shù)一次備好一組試驗所需的土樣,稱取每個試樣所需要的土樣質(zhì)量備用。

2 將每個試樣的上樣分成3等份或5等份,分3層或5層填人成型筒。用錘擊實或壓力機壓實,第Y層土樣壓實后，其表面應(yīng)刨毛,再加第2層土樣壓實。其他各層用同樣的方法進行壓實，每層土樣應(yīng)壓實至預(yù)定高度。

3 拆去成型筒(或?qū)⒃嚇訌某尚屯矁?nèi)推出)。將試樣置于壓力室底座上測定其直徑。及高度。,依次放上頂帽,套上橡皮膜,并將其與頂帽和底座扎緊

2.試樣飽和應(yīng)按下列步驟進行:

1 抽氣飽和法:將試樣連同成型筒一起吊入飽和缸內(nèi),蓋好密封頂蓋后進行抽氣。待接近1個大氣壓后,持續(xù)約1h,徐徐注入清水,并保持真空度穩(wěn)定,直至試樣全部浸沒,停止抽氣。靜置10h以上,將成型筒連同試樣從水中取出,將試樣從成型筒內(nèi)取出,然后稱量并計算其飽和度。抽氣飽和也可在三軸儀上進行,其方法應(yīng)符合標準的規(guī)定。因黏質(zhì)粗顆粒土透水性小,負壓值宜在 60kPa~90kPa 范圍內(nèi)。

2 反壓力飽和法:若需反壓力飽和時,將試樣安裝于壓力室后,先向接反壓力系統(tǒng)的體變管內(nèi)注水,并關(guān)閉孔隙壓力閥、反壓力閥、測記體變管讀數(shù)。再向試樣施加30kPa的周圍壓力，開孔隙壓力閥,測記孔隙壓力穩(wěn)定讀數(shù)。同時分級施加周圍壓力和反壓力,施加過程中,始終保持周圍壓力比反壓力大 30kPa,反壓力和周圍壓力的每級增量為20kPa,待孔隙壓力穩(wěn)定后,測記孔隙壓力和體變管讀數(shù),然后再施加下Y級周圍壓力和反壓力。

3.試驗過程

不固結(jié)不排水剪試驗(UU)應(yīng)按下列步驟進行:

1 試樣飽和后,關(guān)進水閥、排水閥,開周圍壓力閥施加周圍壓力至預(yù)定值,并保持恒定,周圍壓力的大小應(yīng)根據(jù)工程的實際荷載選用;

2 應(yīng)以每分鐘軸向應(yīng)變0.1%~0.5%的速率施加軸向壓力。試樣的軸向應(yīng)變每0.1%~0.4%測記軸向荷載傳感器、孔隙壓力計和軸向位移計讀數(shù)各1次,若有特殊要求,可酌情加密或減少讀數(shù)次數(shù)。有峰值時,試驗應(yīng)進行至軸向應(yīng)變達到峰值出現(xiàn)后的 3%~5%。如無峰值時,則軸向應(yīng)變達到 15%~20%。

3 試驗結(jié)束后,關(guān)孔隙壓力閥,卸去軸向壓力，再卸去周圍壓力,開壓力室排氣孔和排水閥,排去壓力室內(nèi)的水,卸除壓力室罩,揩干試樣周圍余水,去掉橡皮膜,拆掉試樣,并對剪后試樣進行描述。必要時測定剪切面試樣含水率和分析顆粒破碎情況。

4 其余幾個試樣應(yīng)分別在不同周圍壓力下，按上述步驟進行試驗。

,試驗過程中可不測孔隙壓力。

固結(jié)不排水剪(CU)應(yīng)按下列步驟進行:

1 試樣飽和后,使量水管水面位于試樣中部,測記讀數(shù)。關(guān)排水閥,測記孔隙壓力的起始讀數(shù)。施加周圍壓力至預(yù)定值,并保持恒定,測定孔隙壓力穩(wěn)定后的讀數(shù)。

2 開排水閥,每隔20s~30s測記排水量管水位和孔隙壓力計讀數(shù)各1次。在固結(jié)過程中隨時繪制排水量與時間:或孔隙水壓力“與時間t關(guān)系曲線。正常情況下,排水量應(yīng)趨于穩(wěn)定，即曲線的下段趨于水平,即認為固結(jié)完成。同時開排水閥和秒表,在 0min、0.15min、lmin、4min、9min、16min、25min、36min、49min……時刻測記量水管水位和孔隙壓力計讀數(shù),在固結(jié)過程中隨時繪制固結(jié)排水量與時間:對數(shù)(或平方根)曲線;或繪制孔隙壓力消散度與時間對數(shù)曲線。

2 如對試樣施加反壓力時,將試樣安裝于壓力室后,先向接反壓力系統(tǒng)的體變管內(nèi)注水,并關(guān)閉孔隙壓力閥、反壓力閥、測記體變管讀數(shù)。再向試樣施加30kPa的周圍壓力，開孔隙壓力閥,測記孔隙壓力穩(wěn)定讀數(shù)。同時分級施加周圍壓力和反壓力,施加過程中,始終保持周圍壓力比反壓力大 30kPa,反壓力和周圍壓力的每級增量為20kPa,待孔隙壓力穩(wěn)定后,測記孔隙壓力和體變管讀數(shù),然后再施加下Y級周圍壓力和反壓力。然后保持反壓力恒定，關(guān)排水閥,Z大周圍壓力，使其與反壓力之差等于選定的周圍壓力并保持恒定，測記穩(wěn)定后的孔隙壓力計和體變管水位讀數(shù)作為固結(jié)前的起始讀數(shù)。然后開排水閥,讓試樣排水到體變管,并按標準的規(guī)定進行排水固結(jié)。固結(jié)度至少達到95%，固結(jié)完成后測記體變管水位、孔隙壓力計和軸向位移計讀數(shù)等,測定固結(jié)下沉量。

3 剪切速率控制在每分鐘軸向應(yīng)變0.05%~0.1%以內(nèi)，應(yīng)按本標準 67.3.3 條第4款的規(guī)定進行剪切。

4對固結(jié)不排水,不測孔隙水壓力的剪切試驗,在固結(jié)完成后,關(guān)排水閥、孔隙壓力閥,按上述的規(guī)定進行剪切,但剪切過程中不測孔隙水壓力。

67.4.5 固結(jié)排水剪試驗(CD)應(yīng)按下列步驟進行:

固結(jié)完成后，不關(guān)孔隙壓力閥和排水閥,保持排水條件,應(yīng)以每分鐘軸向應(yīng)變?yōu)?.012%~0.003%的剪切速率進行剪切。并在剪切過程中測記軸向荷載傳感器示值、軸向位移計、量水管水位和孔隙壓力計讀數(shù)。