粗粒土三轴剪切试验机试验过程介绍

 粗粒土三轴剪切试验机试验过程

1.无黏性粗颗粒土三轴压缩试验

1.试件制备和安装

1 试样尺寸:试样直径不应小于Z大土粒直径的5倍,试件尺寸Φ300*600

2 应按标准的规定备好土料。根据试验要求的干密度、含水率及试样尺寸计算并分层称取试验所需的土样，分层不少于 5 层。

3 将透水板放在试样底座上,开进水阀,使试样底座透水板充水至无气泡逸出,关闭阀门。

4 在底座上扎好橡皮膜,安装成型筒,将橡皮膜外翻在成型筒上,并使其顺直和紧贴成型筒内壁。

5 装入第Y层土样,均匀拂平表面,用振捣法使土样达到预计高度后,再以同样方法填入第2层土样。如此继续,直至装完最后一层,应防止粗细颗粒分离,保证试样的均匀性。整平表面,加上透水板和试样帽,扎紧橡皮膜。开真空泵从试样顶部抽气，使试样在30kPa负压下直立,再去掉成型筒。

6.检查橡皮膜,若有破裂处,进行粘补,必要时再加一层。

7 用钢直尺量测试样高度。,用钢卷尺量测试样上、中、下部的直径,试样平均直径。

8.安装压力室,旋紧连接螺栓。开压力室排气孔，向压力室注满水后,关排气孔。开压力机,使试样与传力活塞和轴向荷载传感器等接触,当轴向荷载传感器的读数微动时立即停机。并调整轴向位移计和轴向荷载传感器为零

2.试样饱和应按下列步骤进行:

1 抽气饱和法:由试样顶部抽气,试样内形成负压,测记进水量管水位读数后,徐徐开进水阀,使用脱气水在负压作用下,水由下而上逐渐饱和试样。待试样上部出水后,持续20min左右，停止抽气。徐徐打开周围压力阀施加周围压力。(≤30kPa),并开试样上部排气(水)阀释放负压。提高进水管水位,用水头饱和法继续进行饱和。

2 水头饱和法:按标准的规定安装压力室,然后徐徐打开周围压力阀施加周围压力(≤30kPa)和开试样上部排气(水)阀,释放负压,测记进水量管水位读数。开进水阀,逐渐提高进水量管水头,水由下而上逐渐饱和试样,待上部出水后,测记进、出水量管水位读数。用进水量、出水量和孔隙体积估算饱和度。若未达到要求,适当提高水进出水管水头差,Z大水头差不应大于2m,仍按上述方法延长饱和时间，至符合要求为止。

3.试验过程

固结不排水剪试验(CU)(测孔隙压力)应按下列步骤进行:

1 试样饱和后,使量水管水面位于试样中部,测记读数。关排水阀,测记孔隙压力的起始读数。施加周围压力至预定值,并保持恒定,测定孔隙压力稳定后的读数。

2 开排水阀,每隔20s~30s测记排水量管水位和孔隙压力计读数各1次。在固结过程中随时绘制排水量与时间:或孔隙水压力“与时间t关系曲线。正常情况下,排水量应趋于稳定，即曲线的下段趋于水平,即认为固结完成。

3 固结完成后,关排水阀，测记量水管水位和孔隙压力计读数。开压力机,当轴向荷载传感器微动时,表示活塞与试样接触，关压力机,测轴向位移计读数,计算固结下沉量。

4 以每分钟轴向应变为0.1%~1.0%的速率施加轴向压力。试样的轴向应变每0.1%~0.4%测记轴向荷载传感器、孔隙压力计和轴向位移计读数各1次,若有特殊要求,可酌情加密或减少读数次数。有峰值时,试验应进行至轴向应变达到峰值出现后的 3%~5%。如无峰值时,则轴向应变达到 15%~20%。

5 试验结束后,关孔隙压力阀,卸去轴向压力，再卸去周围压力,开压力室排气孔和排水阀,排去压力室内的水,卸除压力室罩,揩干试样周围余水,去掉橡皮膜,拆掉试样,并对剪后试样进行描述。必要时测定剪切面试样含水率和分析颗粒破碎情况。

6 其余几个试样应分别在不同周围压力下，按上述步骤进行试验。

固结排水剪试验(CD)应按下列步骤进行:

1 试样饱和后,使量水管水面位于试样中部,测记读数。关排水阀,测记孔隙压力的起始读数。施加周围压力至预定值,并保持恒定,测定孔隙压力稳定后的读数。

2 开排水阀,每隔20s~30s测记排水量管水位和孔隙压力计读数各1次。在固结过程中随时绘制排水量与时间:或孔隙水压力“与时间t关系曲线。正常情况下,排水量应趋于稳定，即曲线的下段趋于水平,即认为固结完成。完成后不关排水阀，使试样保持排水条件。以每分钟应变为0.1%~0.5%的剪切速率进行剪切。在剪切过程中测记轴向荷载传感器、轴向位移计和量水管读数。

2 其余试样应分别在不同周围压力下,按以上的规定进行试验。

2.黏质粗颗粒土三轴压缩试验

1.试样制备应按下列步骤进行:

1 应按标准的规定制备土样。根据干密度、含水率、试样体积及个数一次备好一组试验所需的土样,称取每个试样所需要的土样质量备用。

2 将每个试样的上样分成3等份或5等份,分3层或5层填人成型筒。用锤击实或压力机压实,第Y层土样压实后，其表面应刨毛,再加第2层土样压实。其他各层用同样的方法进行压实，每层土样应压实至预定高度。

3 拆去成型筒(或将试样从成型筒内推出)。将试样置于压力室底座上测定其直径。及高度。,依次放上顶帽,套上橡皮膜,并将其与顶帽和底座扎紧

2.试样饱和应按下列步骤进行:

1 抽气饱和法:将试样连同成型筒一起吊入饱和缸内,盖好密封顶盖后进行抽气。待接近1个大气压后,持续约1h,徐徐注入清水,并保持真空度稳定,直至试样全部浸没,停止抽气。静置10h以上,将成型筒连同试样从水中取出,将试样从成型筒内取出,然后称量并计算其饱和度。抽气饱和也可在三轴仪上进行,其方法应符合标准的规定。因黏质粗颗粒土透水性小,负压值宜在 60kPa~90kPa 范围内。

2 反压力饱和法:若需反压力饱和时,将试样安装于压力室后,先向接反压力系统的体变管内注水,并关闭孔隙压力阀、反压力阀、测记体变管读数。再向试样施加30kPa的周围压力，开孔隙压力阀,测记孔隙压力稳定读数。同时分级施加周围压力和反压力,施加过程中,始终保持周围压力比反压力大 30kPa,反压力和周围压力的每级增量为20kPa,待孔隙压力稳定后,测记孔隙压力和体变管读数,然后再施加下Y级周围压力和反压力。

3.试验过程

不固结不排水剪试验(UU)应按下列步骤进行:

1 试样饱和后,关进水阀、排水阀,开周围压力阀施加周围压力至预定值,并保持恒定,周围压力的大小应根据工程的实际荷载选用;

2 应以每分钟轴向应变0.1%~0.5%的速率施加轴向压力。试样的轴向应变每0.1%~0.4%测记轴向荷载传感器、孔隙压力计和轴向位移计读数各1次,若有特殊要求,可酌情加密或减少读数次数。有峰值时,试验应进行至轴向应变达到峰值出现后的 3%~5%。如无峰值时,则轴向应变达到 15%~20%。

3 试验结束后,关孔隙压力阀,卸去轴向压力，再卸去周围压力,开压力室排气孔和排水阀,排去压力室内的水,卸除压力室罩,揩干试样周围余水,去掉橡皮膜,拆掉试样,并对剪后试样进行描述。必要时测定剪切面试样含水率和分析颗粒破碎情况。

4 其余几个试样应分别在不同周围压力下，按上述步骤进行试验。

,试验过程中可不测孔隙压力。

固结不排水剪(CU)应按下列步骤进行:

1 试样饱和后,使量水管水面位于试样中部,测记读数。关排水阀,测记孔隙压力的起始读数。施加周围压力至预定值,并保持恒定,测定孔隙压力稳定后的读数。

2 开排水阀,每隔20s~30s测记排水量管水位和孔隙压力计读数各1次。在固结过程中随时绘制排水量与时间:或孔隙水压力“与时间t关系曲线。正常情况下,排水量应趋于稳定，即曲线的下段趋于水平,即认为固结完成。同时开排水阀和秒表,在 0min、0.15min、lmin、4min、9min、16min、25min、36min、49min……时刻测记量水管水位和孔隙压力计读数,在固结过程中随时绘制固结排水量与时间:对数(或平方根)曲线;或绘制孔隙压力消散度与时间对数曲线。

2 如对试样施加反压力时,将试样安装于压力室后,先向接反压力系统的体变管内注水,并关闭孔隙压力阀、反压力阀、测记体变管读数。再向试样施加30kPa的周围压力，开孔隙压力阀,测记孔隙压力稳定读数。同时分级施加周围压力和反压力,施加过程中,始终保持周围压力比反压力大 30kPa,反压力和周围压力的每级增量为20kPa,待孔隙压力稳定后,测记孔隙压力和体变管读数,然后再施加下Y级周围压力和反压力。然后保持反压力恒定，关排水阀,Z大周围压力，使其与反压力之差等于选定的周围压力并保持恒定，测记稳定后的孔隙压力计和体变管水位读数作为固结前的起始读数。然后开排水阀,让试样排水到体变管,并按标准的规定进行排水固结。固结度至少达到95%，固结完成后测记体变管水位、孔隙压力计和轴向位移计读数等,测定固结下沉量。

3 剪切速率控制在每分钟轴向应变0.05%~0.1%以内，应按本标准 67.3.3 条第4款的规定进行剪切。

4对固结不排水,不测孔隙水压力的剪切试验,在固结完成后,关排水阀、孔隙压力阀,按上述的规定进行剪切,但剪切过程中不测孔隙水压力。

67.4.5 固结排水剪试验(CD)应按下列步骤进行:

固结完成后，不关孔隙压力阀和排水阀,保持排水条件,应以每分钟轴向应变为0.012%~0.003%的剪切速率进行剪切。并在剪切过程中测记轴向荷载传感器示值、轴向位移计、量水管水位和孔隙压力计读数。