16.5 固結(jié)不排水剪試驗
16.5.1試樣的安裝,應按下列步驟進行:
1 開孔隙水壓力閥和量管閥,對孔隙水壓力系統(tǒng)及壓力室底座充水排氣后,關孔隙水壓力閥和量管閥。壓力室底座上依次放上透水板、濕濾紙、試樣、濕濾紙、透水板,試樣周圍貼浸水的濾紙條7~9條。將橡皮膜用承膜筒套在試樣外,并用橡皮圈將橡皮膜下端與底座扎緊。打開孔隙水壓力閥和量管閥,使水緩慢地從試樣底部流入,排除試樣與橡皮膜之間的氣泡,關閉孔隙水壓力閥和量管閥。打開排水閥,使試樣帽中充水,放在透水板上,用橡皮圈將橡皮膜上端與試樣帽扎緊,降低排水管,使管內(nèi)水面位于試樣中心以下20~40cm,吸除試樣與橡皮膜之間的余水,關排水閥。需要測定土的應力應變關系時,應在試樣與透水板之間放置中間夾有硅脂的兩層圓形橡皮膜,膜中間應留有直徑為1cm的圓孔排水。
2壓力室罩安裝、充水及測力計調(diào)整應按本標準第16.4.1 條3款的步驟進行。
16.5.2 試樣排水固結(jié)應按下列步驟進位,
1 調(diào)節(jié)排水管使管內(nèi)水面與試樣高度的中心齊平,測記排水管水面讀數(shù)。
2開孔隙水壓力閥,使孔隙水壓力等于大氣壓力,關孔隙水壓力閥,記下初始讀數(shù)。當需要施加反壓力時,應按本標準第16.3.5條3款的步驟進行。
3 將孔隙水壓力調(diào)至接近周圍壓力值,施加周圍壓力后,再打開孔隙水壓力閥,待孔隙水壓力穩(wěn)定測定孔隙水壓力。
4 打開排水閥。當需要測定排水過程時,應按本標準第14.1.5條6款的步驟測記排水管水面及孔隙水壓力讀數(shù),直至孔隙水壓力消散95%以上。固結(jié)完成后,關排水閥,測記孔隙水壓力和排水管水面讀數(shù)。
5 微調(diào)壓力機升降臺,使活塞與試樣接觸,此時軸向變形指示計的變化值為試樣固結(jié)時的高度變化。
16.5.3剪切試樣應按下列步驟進行∶
1剪切應變速率粘土宜為每分鐘應變0.05%~0.1%;粉土為每分鐘應變0.1%~0.5%。
2將測力計、軸向變形指示計及孔隙水壓力讀數(shù)均調(diào)整至零。
3啟動電動機,合上離合器,開始剪切。測力計、軸向變形、孔隙水壓力應按本標準第16.4.2條2、3款的步驟進行測記。
4 試驗結(jié)束,關電動機,關各閥門,脫開離合器,將離合器調(diào)至粗位,轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪,將壓力室降下,打開排氣孔,排除壓力室內(nèi)的水,拆卸壓力室罩,拆除試樣,描述試樣破壞形狀,稱試樣質(zhì)量,并測定試樣含水率。
16.5.4 試樣固結(jié)后的高度,應按下式計算1
(16.5.4)
式中 hc——試樣固結(jié)后的高度(cm);
ΔV——試樣固結(jié)后與固結(jié)前的體積變化(cm3)。
18.5.5 試樣固結(jié)后的面積,應按下式計算∶
(16.5.5)
式中Ac——試樣固結(jié)后的斷面積(cm²)。
16.5.8 試樣面積的校正,應接式計算∶
16.5.7 主應力差按本標準式(16.4.5)計算。
18.5.8 有效主應力比應按下式計算∶
1 有效主應力∶
(16.5.8-1)
式中——有效大主應力(kPa);
u——孔隙水壓力(kPa)。
2 有效小主應力∶(16.5.8-2)
式中 ——有效小主應力(MPa)。
3有效主應力比∶
(16.5.8-3)
16.5.9 孔隙水壓力系數(shù),應按下式計算;
1 初始孔隙水壓力系數(shù)∶
(16.5.9-1)
式中 B——初始孔隙水壓力系數(shù);
u0——施加周圍壓力產(chǎn)生的孔隙水壓力(kPa)。
2 破壞時孔隙水壓力系數(shù)∶
(16.5.9-2)
式中 Af——破壞時的孔隙水壓力系感
uf——試樣破壞時,主應力差產(chǎn)生的孔隙水壓力(kPa)。
16.5.10 主應力差與軸向應變關系曲線,應按本標準第16.4.6款的規(guī)定繪制(圖16.4.6)。
16.5.11 以有效應力比為縱坐標,軸向應變?yōu)闄M坐標,繪制有效應力比與軸向應變曲線(圖16.5.11)。
16.5.12 以孔隙水壓力為縱坐標,軸向應變?yōu)闄M坐標,繪制孔隙水壓力與軸向應變關系曲線(圖16.5.12)。
16.5.13 以為縱坐標,以
為橫坐標,繪制有效應力路徑曲線(圖16.5.13)。并計算有效內(nèi)摩擦角和有效粘聚力。
1有效內(nèi)摩擦角:
式中φ′——有效內(nèi)摩擦角(°);
α——應力路徑上破壞點連線的傾角(°)。
2有效粘聚力:
式中c′——有效粘聚力(kPa);
d——應力路徑上破壞點連線在縱軸上的截距(kPa)。
16.5.14 以主應力差或有效主應力比的峰值作為破壞點,無峰值時,以有效應力路徑的密集點或軸向應變15%時的主應力差值作為破壞點,按本標準第16.4.7條的規(guī)定繪制破損應力圓及不同周圍壓力下的破損應力圓包線,并求出總應力強度參數(shù);有效內(nèi)摩擦角和有效粘聚力,應以為圓心,以
為半徑繪制有效破損應力圓確定(圖 16.5.14)。
圖16.5.14 固結(jié)不排水剪強度包線
16.5.15不擇水剪試驗的記錄格式見附錄D表D-29。