高等土力学-土工试验-清华大学-2015.ppt

* 平板载荷试验是用一定尺寸的载荷板在指定土层上逐级加载，同时量测相应沉降。其加载简图和典型曲线见图1.3.1。以得到的曲线确定极限地基承载力。变形模量通过下式计算 其中，p为曲线p-s接近直线段（oa）上压强值（kPa），s为相应的沉降；b为荷载板宽度；?为土的泊松比；I为反映荷载板形状和刚度的系数。可见从此公式不能同时确定E和?两个参数。 * * 静力触探是将金属探头用静力压入土中，测定探头所受到的阻力，通过以往试验资料和理论分析，得到比贯入阻力与土的某些物理力学性质间的关系，定量地确定土的某些指标。如砂土的密实度、粘土的不排水强度、土的压缩模量、地基承载力及单桩的侧阻力和端阻力等 . 静力触探形式很多，大型的探头必须在现场用机械操作。图中图示的为在现场使用的单桥和双桥式探头，前者只量测贯入过程锥头所受的总阻力Q，若锥底面积为A，则总比贯入阻力为 ps=Q/A 双桥探头能分别测定锥底的总阻力Qp和总侧壁摩阻力Qs，单位面积上锥头阻力和侧壁阻力分别为： qp=Qp/A qs=Qs/A * 动力触探是用一定重量的击锤，从规定高度自由落下，击打插入土中的探头，测定使探头贯入土中一定深度所需要的击数。以此击数确定被测土的物理力学性质。按使用土层不同可分为标准、轻型和重型触探试验 。 * 标准贯入试验（Standard Penetration test ，（SPT）） 其探头是管状的，如图所示，适用于一般粘性土和砂土地基。击锤质量为63.5kg，落距为76cm，以探头贯入30cm的击数N为贯入指标。可用以判断砂土的密实度、饱和砂土的液化可能性和地基的承载力等。探头形状见图。 * 这种试验是将十字型钢板插入土中，施加扭矩达到最大值Tmax时，十字板在土中被扭动，通过这个扭矩计算土的抗剪强度?f，见图示。 用式计算的?f值一般偏大，常需经修正后使用。这种试验可用于软到硬粘土，对于饱和的软粘土，它测得的抗剪强度相当于不排水强度 。 * 这种三轴试验的关键问题之一是如何模拟原型料。通常采用的方法有： 1）相似模拟。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。 2）剔除法。是将大于dmax部分的土料剔除掉。而把剩余的部分作为试验材料。一般只有超过dmax的粒径所占比例较少时（小于10%）才使用此法。 3）替代法。亦称等量替代法。它是以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。 4）混合法。可将以上方法混合使用。 ? 基本原则：形成骨架的料的特性不变，和原型料的力学性质相同 * 这张图是对某种原型料用三种方法进行模拟得到的级配曲线。用不同方法模拟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。 * 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。 龙冈文夫（F.Tatsuoka）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。由于在这类试验中试样变形很小，尤其是在应力循环时，要求量测应变范围达0.005%这样的微应变。他们采用在压力室内量测轴向荷载，用一对局部变形传感器（LDT,Local deformation transducers）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。 * 这张图表示的是用LDT和在压力室外量测轴向变形的不同结果，(a)、（b）分别表示不同应变范围。这是软泥岩试样的三轴固结不排水试验。由于透水石和试样端部间的相互作用，使端部变形占很大比例且表现为卸载时的塑性变形。而用LDT量测在小应变时加载－卸载－再加载时几乎是完全弹性的。 * * 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“真正”的三个主应力可以实现独立变化的试验，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，所以相对来讲边界干扰并不是十分关键的问题。 随着土的本构关系理论的发展，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；另外也借助于复杂应力路径来验证本构模型，以检验它们的适用的普遍性，从而大大推动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 * 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