粗粒土三轴剪切试验仪GB/T50123试验过程介绍_行业标准_技术文章

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粗粒土三轴剪切试验仪GB/T50123试验过程介绍

点击次数：2124 发布时间：2025/6/25 11:33:38

DLY-3型粗粒土三轴剪切试验仪

符合GB/T50123-2019《土工试验方法标准》DL/T5356-2006《水电水利工程粗粒土试验规程》，试验方法适用于粗粒土，用于测定不固结不排水剪试验、固结不排水试验、固结排水剪试验。高分辨率数据采集系统；可以闭环控制轴向力。高压油源泵站提供加载力，由专用电液数字阀与压力传感器稳定压力所以该套系统节能且不需要配备冷却系统。该设备为微机自动控制，垂直载荷用荷载传感器测定，垂直沉降量采用编码器测定，且配套自动数据采集系统，所有各种试验参数均由计算机进行控制、存储、测量、显示、处理并打印图表

仪器由加载主机、液压泵站系统、水压力控制系统三大部分组成。

●加载主机。加载主机由底座、支撑柱、横梁、垂直加载液压缸、导轨等组成。

●液压泵站系统由供油泵、电机、过载溢流阀、伺服阀、恒压阀、换向阀等组成。

●水压力控制系统由反压力系统，周围压力系统，抽气系统构成，

主要特点

1.采用微机控制系统可试验、绘图、分析、报表等

2.轴向荷载、位移、围压、孔隙压力、体变实时显示

3.美特斯粗粒土软件系统自主研发

4.采用四立柱结构，性能稳定

5.采用轮辐式轴向传感器

6.上置油缸节省空间

7.配备透明观察窗

8.吊装试桶装置为双立柱液压式，在前立柱位置节省空间

技术参数

试样尺寸 Φ300×600（MM）使用油液国标N46#抗磨液压油

Z大轴向载荷 1500kN 应力式轴向加载速度 6-10kN/min（自动控制）

Z大垂直行程 400mm 体变管容积 2000mL

Z大反压力 1MPa 使用电源 AC380V 50Hz 3KW

Z大周围压力 3MPa 总占地面积 6.8m2

Z大空隙压力 3MPa 主机尺寸 2550*1100*2600

压力分辨率 0.001MPa 液压控制系统尺寸 650*950*800

位移传感器量程 0-300mm 水压控制系统尺寸 620*950*2800

位移分辨率 0.01mm 占地长度 3.8m

位移测量精度 ±0.5%F·S 主机重量 5000kg

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D1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:

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,D1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,然后再施加下一周围压力和反压力。

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:

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,然后再施加下一周围压力和反压力。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。

原创作者：天津市美特斯试验机厂

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