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我们的岩土实验室，针对的对象主要是在施的建设工程。如遇到一些复杂的地基，或者地基所处环境较为复杂，则需要从现场取回样品，然后对其进行各项分析。今天为大家介绍的是土壤分析里最基本最常见的分析仪器：应变控制式直剪仪，QSZ-10A型轻型台式三轴仪。（检定周期一年）

首先简明的介绍一下土力学基本概念，以便大家更好的明确以上两种仪器的作用是什么。

目前我国南方在遭受罕见的涝灾，经常会在电视中听到泥石流、山体滑坡的状况出现。其实这和土力学的关系十分紧密。所有搞过勘察和岩土的人士一定会很清楚，水对土壤承载力的影响是非常巨大的。在下面的说明中我会为大家介绍水对土壤的强度是怎样影响的。

以下是土力学书上摘下来的图片，介绍了几种工程上常见的土的强度破坏的形式。

大家会注意到图中都有个符号：τ，在工程上代表剪应力。即使大家没有学过土力学，想也会想到这一点——土颗粒本身的强度远大于土颗粒间的联结强度。这点很容易想，就像是一个人站在一个石头上，石头不会被踩碎，但是踩在一堆石头上，这堆石头肯定会变形。实际当中除粘性土有一定粘聚力外，像沙土之间根本就是一个一个互不相干的小个体。所以，土的承载力归根结底研究的就是一个东西——抗剪强度！

根据法国学者C.A库伦（Coulomb）创立的剪切强度理论，将剪切强度表达为两个公式。
1）无粘性土 τ=σtgψ
2）粘性土 τ=σtgψ+c
C代表粘性土的粘聚力
ψ代表土的内摩擦角
以上两个参数为土的抗剪强度指标。
σ为破坏时法向应力。

但实际当中我门要引入一个有效应力法，请看下图，饱和土固结试验：
弹簧代表土骨架，水代表孔隙中的水，带孔活塞代表孔隙，t为任意时间。
σ' 为有效应力 u为孔隙水压力

我们看到：饱和土的渗透固结就是孔隙水压力的逐渐消散和有效应力相应增长的过程。所有我们用有效应力来表达土的抗剪强度比较接近现实，应为土的抗剪强度随着土的固结压密而不断的增长。

所以影响到土的抗剪强度的因素有一下三点：
1、颗粒（形状、粗细、粗糙程度、级配等）
2、含水量
3、排水的条件影响
所以我们看到，水是如何影响土的强度的，也了解了为什么山体滑坡、泥石流的起因都是因为——水——这一主要因素。

下面我来介绍更加复杂一点的摩尔理论。

他的理论可以简要概括为三点：
1、材料的破坏是剪切破坏
2、任何面上的抗剪强度是作用于该面上法向应力的一个函数（将剪切力转化为法向力研究）
3、材料的任何面上的剪应力等于材料的抗剪强度时，该点即破坏。

复杂公式我就不列了，根据调整两个法向应力σ1和σ3的值，我们根据公式可以在以剪切力为纵轴，法向力为横轴的坐标系中画出若干摩尔应力圆，然后将其共同的切线画出，与纵轴的交点就是粘结应力c，而与横轴的夹角就是内摩擦角ψ。从而我们根据这两个参数确定土的抗剪强度值。

下面我来介绍两种仪器是如何得出试验数据的。

首先一种是应变控制式直剪仪，这种试验仪器构造比较简单，操作方便。

操作方法：
1．切取土样，按照要求切取3-4个原状土样
2．仪器检查。上下盒间接触及盒内应涂抹凡士林，以减少阻力，百分表是否灵敏，插销是否失灵，钢珠是否脱落。
3．安装试样对准上下盒，插入固定销，在下盒内放入透水石一块，放入蜡纸一张，将带有土样的环刀、刃口朝上、对准盒口，将试样推入盒内，然后在试验样上放上蜡纸、透水石及盒盖，装入仪器内，加上压力，转动手轮，让其接触，拨掉插销，开始实验。
4．垂直加压。一般垂直压力分别为0.1、0.2、0.3、0.4 MPa，若土质松软，可调整加压荷载，以免挤出。
5．水平剪切。

转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与量力环接触。调整量力环中的百分表读数为零。
拔出固定销，开动秒表，固结快剪和快剪法以每分钟6转匀速旋转手轮，使试样在3-5分钟内剪坏。如量力环中百分表指针不再前进，或者显著后退，表示试样已剪坏。若百分表读数无峰值，则剪切变形达6mm才能停止。同时测记手轮转数n和量力环测微表读数R₀。
慢剪法剪切速率应小于0.02mm/min，一般采用电动装置。

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2010/7/25 17:34:17 沙发管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

2、绘制剪应力（τ）与剪位移（ΔL）的关系曲线图。

从而得出结论数据。

此种方法缺点是：剪切的破坏面是人为的，剪应力分布不均，接触面积有误差，另外很重要的一点是：不能严格控制排水条件。

所以我们采用另一种更加精确的仪器——三轴仪。

三轴仪功能解释图

试样和试样上方的排水管，真正实验的时候，试样的外面是一层橡皮膜，与周边的水隔离开。

三轴仪压缩原理：

一般取三组数据，求得圆心位置

画图并得出结论。

三轴仪的好处在于能够控制排水条件，以模拟施工现场不同的排水条件，从而能够更加精确的得出近似于现场环境的数据结论。

1）固结不排水剪，简称CU，适用于建筑物竣工后较长时间，突遇荷载增大的情况。

开始打开排水阀门，周围施加σ3，排水固结。
固结稳定后，即使孔隙水压力在试样剪切破坏前为0
关闭排水阀门，在不排水条件下施加σ3，在含水量保持不变的情况下，使试样剪切破坏

2）不固结不排水剪，简称UU，适用于地基为透水性差的饱和性粘土和排水不良，且建筑物施工速度很快。常用于施工期的稳定计算。

整个过程中始终关闭排水阀门

试样的含水量始终保持不变

3）固结排水剪，简称CD，适用于地基透水性较佳和排水条将良好，且建筑施工速度缓慢的情况。

整个实验过程中始终打开排水阀门

在σ3的压力下充分排水固结

在剪切过程中也充分排水固结

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