三轴实验设计.docx

三轴实验设计一、 实验目的：研究卸荷条件下软土破坏标准与屈服准则二、 实验主要仪器设备：① GDS三轴仪；②GDSLAB软件及PC；③切土盘或切土器、 钢丝锯及切土刀；④真空饱和装置及土样饱和器；⑤乘膜筒；⑥对开圆模；⑦除气水设 备；⑧电子称（最小分度值0.01g）:⑨乳胶模、滤纸及透水石；⑩游标卡尺三、 实验类型：（1）三轴压缩试验（CU），6组，4个试样/组；（2不同围压（50 kPa、100kPa、200 kPa、400 kPa、600 kPa、800 kPa）下等向固结，各向同性固结压力下三轴压缩试验，6组，4个试样/组qp图1不同应力路径示意图四、实验试样信息：土样来自深圳地铁深基坑淤泥质地层，现场薄壁取土器取样，取样 深度6〜12m，工程勘察单位出具的基坑勘察资料，土样密封储运、固定湿度、温度保存， 室内原状土试样制备依据现行土工试验规程要求制成试验标准试样地面 地面坑 坑壁 壁中心 坑脚图2 基坑示意图五、实验操作步骤：（一）三轴压缩试验（固结不排水剪切试验）1. 检查实验仪器性能2. 原状土试样制备及饱和2.1试样制备1） 开启原状土样，按包装上标识的上下方向放置，开启原状土样包装皮，将土样 取出放正，整平两端，观察原状土样的颜色、气味、结构、夹杂物和均匀性及其他情况， 并填写原状土样开土记录表。

2） 将原状土样先用钢丝锯或切土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱，然后放置于所 需切削直径规格的切土盘上，用钢丝锯紧靠侧板，一边旋转土样，一边用钢丝锯由上往 下细心进行切削，当上下切削完后，将土样装入标准尺寸两半对开模，用切土刀切去两 端多余土柱，制成标准试样试样切削时应注意避免扰动，当试样表面遇有砾石或凹坑 时，用切削下的余土补填切削过程应注意观察原状土样的情况，对其层次、气味、有 无杂质、裂缝等进行描述对于直径为10cm的软粘土土样可先用分样器分成3个土柱然 后再按上述的方法切削成直径为38mm的试样3） 将切削土样的余土用蜡纸密封，置于保湿器内，以备土样的物性试验之用取 切下的余土平行测定含水率时，取其平均值作为试样的含水率4） 试样的两端面应平整互相平行，侧面垂直上下端面5） 将切削好的试样称量，直径38mm的试样准确至0.1g试样高度和直径用卡尺量 测，试样的平均直径按下式计算：D _ q + 2 气 + D30 4 3式中，D0 试样平均直径（mm）D「D2 D ——试样上、中、下部位的直径（mm）2.2试样饱和（真空饱和法、反压饱和法）1）将制备好的标准土样置于框式饱和器（环刀、透水石、滤纸），而后将饱和器 内置于真空缸，为提高真空度可在盖缝中涂上一层凡士林以防漏气。

将真空抽气机与真 空缸接通，开动抽气机，当真空缸压力达到一个负大气压力强时，持续抽气0.5h缓慢 打开进水阀，使清水缓慢流入真空缸，至淹没饱和器，同时确保注水过程真空缸内为 -0.1MPa，关闭抽气阀先，停止抽气，同时关闭进水阀将引水管提出水面，打开进水 阀使空气缓慢进入真空缸，静置10h，以使试样饱和打开盖子，用十毛巾将饱和器擦 十，拆除饱和器，取出试样，称其质量2）将试样、仪器安装完毕后，试样在不固结不排水条件下，添加新的实验阶段一 饱和固结试验模块（Satcon.dll），其中包括饱和、B—Check、固结对土样周围应施加 20kPa侧压力，待孔隙压力变化稳定，为尽可能减小对土样的扰动，施加的（反压，围 压）：（30,50）、（60,80）、（90,110）、（120,140）、（ 150,170），当增加的侧压 力与增加的孔隙压力的比值叩/加3>0.98时，在B—Check中目标围压200kPa，Graph3 图表中将竖坐标选择为B值，当B值在1上下波动，即认为土样饱和，否则，再增加反压 力和侧压力使土样内气泡继续缩小，然后继续B—Check，直至试样饱和为止3试样安装1） 通过孔隙水量测管，对压力室底座充水，排除气泡，关闭孔隙水阀门。

在底座 上依次放置透水石、滤纸、黏土试样、滤纸、透水石、试样帽2） 将橡皮膜套在承膜筒内两端翻出筒外，从吸气孔吸气使膜贴紧承膜筒内壁，然 后小心套在试样外围，放气翻起橡皮膜的两端，取出承膜筒，用橡皮紧圈将橡皮膜分别 扎紧在压力室底座和试样帽上3） 装上围压室罩，安装时应先将荷重锤提升以防碰撞试样，密封螺帽要对称上紧 围压室罩安放后，缓慢地旋转荷重锤控制螺帽，同时观察PC中Management-Object Display—CP—Read—Axial Load轴压传感器显示框，读数为0.001时，且在千分位波动， 停止旋转控制螺帽4） 开排气孔，接通围压注水管，利用水头差向压力室注水，当水从排气孔溢出时， 先关闭进水阀，后关闭排气阀本实验按照50kPa、100 kPa、200 kPa、400 kPa、600 kPa、 800kPa 施加注意事项：1）整个操作过程中，避免土粒或其他微小杂物落进GDS三轴仪底座圆缝中，以防 影响轴向传感器读数准确性2） 当橡皮膜与土样底座扎紧后，利用水头差，通过孔隙水压力管道，将除气水压 入土样与橡皮膜之间，进而排除土样周围气体，当孔隙水从土样顶帽周围慢慢溢出时， 关闭进水阀，将橡皮膜扎紧在试样帽上。

此过程在土样安装后，顶帽橡皮紧圈未上套 前操作）3） 1000cc Advanced Pressure/VOlume Controller1（Cell Pressure/Volume），1000ccAdvanced Pressure/Volume Controller 2(Back Pressure/Volume)，1000cc Advanced Pressure/Volume Controller 3（Lower Chamber pressure/Volume）,三个腔室操作盘上的按键 empty表示排气，fill表示吸水，reset表示重置（停止），当三个腔室的液压油缸行程不满 足加载要求时，按fill键，吸入提前制备好的除气水，当每次试验准备开始前，在CP中 将Cell Pressure/Volume Tranducer、Back Pressure/Volume Tranducer和Pore Pressure Tranducer清 零4） 制备无气水把沸腾且冷却后的水倒入真空除气杯中，盖上杯盖（为防止漏气在盖 子内涂一层凡士林），抽气机管口接杯盖接口，压力表接口接封堵口（起始压力表读数 为零即为一个大气压）。

各接口接牢后，通电，打开真空泵，同时缓慢选转杯盖上阀门， 控制抽气量，由小到大，抽气持续运行40〜50min，观察杯中水无气泡冒出，压力表稳 定在-30in.Hg，关闭真空泵，拧开各接口，无气水制备成功5） 为了加速排水，在圆柱形土样的侧面还要每隔一段距离放置竖向滤纸条滤纸条一 般宽0.5cm，间隔0.7〜1.0cm，与上下两端的滤纸相连，可将水引到上下透水石，有利 于缩短孔压传输和孔隙水排出时间软粘土三轴试验，通常用滤纸侧向排水来实现孔压轴向平衡这将加速试验排水， 减少试验固结时间，提供更多合理的应力和应变，这意味着在底座测量试样孔压更具有 代表性GDS中实验模块：Satcon固结饱和试验模块，Standard Triaxial标准三轴压缩试验 模块，Advanced Loading高级加载试验模块，Stress path Testing应力路径实验模块， K0 Triaxial Testing各向异性固结实验模块实验方案试样编号固结路径c / kPa剪切路径排水条件备注T200200气逐级增大C 3保持不变不排水各向同性固结，围压分级加载至200kPa，每级增量为20 kPa，持续时间2h。

为使土样 固结充分，在围压200kPa下，持续24小时1.双击桌面GDSLAB软件图标（第一次运行），弹出交互式窗口 GDS Toolbar，直接点 击Test status中的空白Station1若之前已建立了一个试验站，则需新建一个试验站2Station2，然后直接点击这个试验站，会弹出Create Station （创建试验站点）对话框2. 左键点击Create Station，弹出选择试验站点配置窗口 Select Station Configuration，选 择STDTAB.in站点配置，默认缺省选项Always start with this file?不选，确认后点击OK 键3. 弹出站点试验计划 Station 1Test Plan 窗口，窗口包含 Data Save、Sample> Add Test 用 来设置试验站的配置文件名（ini文件）4. 点击试验站点试验计划Test Plan窗口中的保存数据Data Save图标，显示数据文件Data File的结构点击选择数据文件Choose Data File键，显示一个数据保存Save Data的窗 口，选择单一目录Single Directory并点击下一步Next键，弹出新一个窗口 Save Data 菜单栏中为Standard GDS[*.gds]，窗口包含数据保存格式Data Saving Format—选择gds 格式、数据保存类型Data Saving Type—线性Linear每隔X秒保存一个数据和保存计算 数据Save Calculated Data不选，点击Next键，选择文件名和保存文件路径，点击OK 键。

5. 用左键点击站点试验计划Station Test Plan窗口中的试样详细描述Sample键，显示 Sample Details 对话框中 Set up Sample Details，点击 Set up Sample Details，弹出 Is this the first test on a new specimen 对话框，点击 Yes 键，接着弹出 Is the specimen docked，点击 No键，此时为各项同性试验，下一步显示试样描述Specimen Details窗口窗口中试样 尺寸（直径38mm、高度76mm—英国BS-1377-7标准）必须填写，荷重锤直径0（内置 传感器）默认，点击OK键6. 点击试验站点的试验计划Test Plan窗口中添加试验阶段Add Test Stage键，在添加试 验阶段Add Test Stage下拉菜单中选择试验模块Test Module—固结饱和模块 GDS_ttSatcon.dll，点击创建新的试验阶段 Create New Test Stage 键一创建 Station 1 Test Stage Numberl，显示试验模块细节Test Module Details窗口，固结饱和模块Satcon包括 三个部分:Saturation Ramp、B-Check（Skempton 孑L压参数 B）、Consolidation 和 Incremental B-Checks，按照试验方案依次选择试验类型为饱和Saturation Ramp、B-Check（Skempton 孔压参数 B）、Consolidationo7. Add Test Stage Numberl 中 Test type 选为 Saturation Ramp，在对话框中设置目标围压 50kPa、反压30 kPa及目标值所需时间5mins （每级增量为30 kPa），点击Next—Test Termination Screen, 勾选 End of Saturation Ramp 同时注意选择 Go to next stage automatically 自动进入下一阶段或是 Wait fo。