土壤力學實驗 試驗九 無圍壓縮試驗 楊全成 編著.

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土壤力學實驗 試驗九 無圍壓縮試驗 楊全成 編著

試驗九 無圍壓縮試驗 試驗規範 CNS 12384(A3282)、 ASTM D2166-91

(一)試驗目的 用以測定粘土無圍壓縮強度,以作為擋土牆、邊坡穩定分析及承載力計算之依據。

(二)試驗說明 無圍壓縮試驗(Unconfined Compression Test)的理論與三軸壓縮試驗相同,惟無包圍壓力的作用(σ3=0),僅為單軸壓力(σ1)而已,有時稱為單軸壓縮試驗。

粘性土壤之無圍壓縮試驗應力情形

(三)試驗儀器 無圍壓縮試驗儀,刮刀,鐵錘,木樁,鏟子及薄管。 頂土機:頂出薄管內之試樣。 游標尺:量試體之高度直徑。 計時器:電子錶或有秒針之錶。

無圍壓縮試驗簡圖如下圖所示。加壓時之變形速率應維持在其軸向應變增加率為每分鐘0 無圍壓縮試驗簡圖如下圖所示。加壓時之變形速率應維持在其軸向應變增加率為每分鐘0.5~2%之間,同時試驗加壓過程在15分鐘以內,選定一定之時間間隔記錄載重、變形及時間,以繪出應力與應變曲線,通常需記錄10~15次。持續加壓直到應變值持續增加,但應力值減小,或應變達到15%為止。

無圍壓縮試驗簡圖

無圍壓縮試驗儀

無圍壓縮試驗儀

試驗之資料搜集器

雙端靜力壓實模

頂土機

(四)試驗步驟 無圍壓縮試驗流程圖

無圍壓縮試驗流程圖

試體頂出中

無圍壓縮試驗試體

用雙端靜力壓實模試體製作

試體安裝

無圍壓縮試驗試體受壓

試驗之資料搜集器

試體受壓破壞

α 試體破壞量破壞面角度

自動化之資料搜集

(五)試驗用表及結果整理範例 例題 某粘土樣之無圍壓縮試驗數據如下表所示,試繪製軸向應變與軸向應力之關係曲線,並求無圍壓縮強度值。

軸向應變與軸向應力

【解答】 (A)軸向應變與軸向應力之關係曲線: 無圍壓垂直應變與軸向應力曲線 (B)無圍壓縮強度為2.30kg/cm2。

(補充) 十字片剪力試驗 於軟弱地盤,鑽探鑽取原狀土樣困難時,可於現地實施十字片剪力試驗(Vane Shear Test)。由於土壤之複雜性質,其強度測定不易,因之作試驗時,務使試驗之情況儘可能與實地情況相符合。土壤抗剪強度之試驗方法有室內試驗及工地試驗兩類。

十字形剪力片之高度為H,直徑為D,於地面施加一扭矩T(扭矩之施加應以每秒0.1度之速率進行),假設上下二剪力面破壞時之剪應力呈均勻分佈,則:

十字片剪力試驗示意圖

十字片剪力試驗儀器

十字片剪力試驗

例題 當十字片之高度為H=12cm,直徑為D=6cm,於地面施加一扭矩T=0.45kg-m,試求該粘土之不排水剪力強度。

Test09.xls應用說明:

Test09.xls應用說明: degree(2α) sin2α cos2α σα τα 0.00 1.00 0.77 5 0.09 0.00 1.00 0.77 5 0.09 0.03 10 0.17 0.98 0.76 0.07 15 0.26 0.97 0.10 20 0.34 0.94 0.75 0.13 25 0.42 0.91 0.73 0.16 30 0.50 0.87 0.72 0.19 35 0.57 0.82 0.70 0.22 40 0.64 0.68 0.25 45 0.71 0.66 0.27 50 0.63 0.29

(六)試驗問題

(七)試驗討論問題 1.無圍壓縮試驗如何求出該土壤之凝聚力及內摩擦角? α

敬請指教