不固结不排水剪试验

不固结不排水剪试验的试验目的是：试样在施加周围压力和随后施加偏应力直至剪切破坏的整个试验过程中都不允许排水，这样从开始加压直至试样剪切破坏，土中的含水率始终保持不变，孔隙水压力也不可能。通过上述的试验过程可以测得总应力抗剪强度指标。

不固结不排水剪试验的试验目的是：试样在施加周围压力和随后施加偏应力直至剪切破坏的整个试验过程中都不允许排水，这样从开始加压直至试样剪切破坏，土中的含水率始终保持不变，孔隙水压力也不可能。通过上述的试验过程可以测得总应力抗剪强度指标。

①计算轴向应变：

ε₁=△h/h₀×100%

式中：ε₁为轴向应变，单位为%；

△h为轴向变形，单位为mm；

h₀为土样初始高度，单位为mm。

②计算剪切过程中试样的平均面积：

A_a=A₀/（1-ε₁）

式中：A_a为剪切过程中平均断面积，单位为cm²；

A₀为土样初始断面积，单位为cm²；

ε₁为轴向应变，单位为%。

③计算主应力差：

σ₁-σ₃=CR/A_a×10=CR（1-ε₁）/A₀×10

式中：σ₁-σ₃为主应力差，单位为kPa；

σ₁为大主应力，单位为kPa；

σ₃为小主应力，单位为kPa；

C为测力计率定系数，单位为N/0.01mm；

R为测力计读数，单位为0.01 mm；

10为单位换算系数。 2100433B

不固结不排水剪试验，简称UU试验，是指将现场提取或试验室制备的土样放入三轴仪的压力室内，在排水阀门关闭的情况下，先向土样施加周围压力，不待土样固结和孔隙水压力消散，随即施加轴向应力进行剪切，直至剪坏的试验。在施加轴向应力的过程中，自始至终关闭排水阀门不允许土中水排出，即在施加周围压力和剪切力时均不允许土样发生排水固结。

不固结不排水剪试验的操作步骤如下：

⑴仪器检查

对仪器各部分进行全面的检查。周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力系统、轴向压力系统是否能正常工作。排水管路是否畅通，管路阀门连接处有无漏水漏气现象，乳胶膜是否有漏水漏气现象。

①周围压力的量测准确度为全量程的1%，根据试样的强度大小，选择不同量程的测力计，应使最大轴向压力的准确度不低于1%。

②孔隙水压力量测系统内的气泡应完全排除。系统内的气泡可用纯水或施加压力使气泡溶于水，并从试样底座溢出，测量系统的体积因数应小于1.5×10^-5cm³/kPa。

③管路应畅通，各连接处应无漏水，压力室活塞杆在轴套内应能滑动。

④在使用前应仔细检查橡皮膜，方法是扎紧两端，向膜内充气，在水中检查，如若无气泡溢出，方可使用。

⑵在压力室的底座上，依次放上不透水板、试样及不透水试样帽，将橡皮膜套住承膜筒内，将两端翻出膜外，从吸气孔吸气，使橡皮膜贴紧承膜筒内壁，然后套在试样外，放气，翻起橡皮膜，取出承膜筒，用橡皮圈将橡皮膜分别扎紧在压力室底座和试样帽上。

⑶装上压力室外罩，安装时应先将活塞提高，以防碰撞试样，然后将活塞对准试样帽中心，并旋紧压力室密封螺帽，再将量力环对准活塞。

⑷打开压力室外罩顶面排气孔，向压力室内充水，当压力室快注满水时，降低进水速度。当水从排水孔溢出时，关闭周围压力阀，旋紧排气孔螺栓。

⑸打开周围压力阀，施加所需的周围压力，周围压力的大小应与工程的实际荷重相适应，并尽可能使最大周围压力与土体的最大实际荷重大致相等，也可按100、200、300、400kPa施加。

⑹旋转手轮，当量力环的量表微动，表示活塞与试样接触，然后将测力环的量表和轴向位移量表的指针调整到零位。

⑺启动电动机，合上离合器，开始剪切，剪切速率宜为每分钟应变0.5%～1.0%。开始阶段，试样每产生垂直应变0.3%～0.4%时，记测力环量表渎数和垂直位移量表读数各一次。当轴向应变大于3%时，试样每产生0.7%～0.8%的轴向应变（或0.5mm变形值）测记一次。

⑻当测力计读数出现峰值后，剪切应继续进行至超过5%的轴向应变为止。当测力计读数无峰值时，剪切应进行到轴向应变为15%～20%。

⑼试验结束后，关闭电动机，关闭周围压力阀，脱开离合器，将离合器调至粗位，倒转手轮，将压力室降下，然后打开排气阀，排除压力室内的水，拆卸压力室外罩，拆除试样，描述试样破坏的形状，称量试样质量，并测定试验后的含水率。

⑽重复以上步骤分别在不同的围压下进行第二、三、四个试样的试验。

采用三轴剪力仪进行不排水剪试验时，无论在加围压或加轴向应力时都不允许排水，所以孔隙水应力不消散，由太沙基有效应力原理可知，土骨架上的有效应力也不随固结应力和偏差应力的变化而变化。由于在三轴不排水剪试验中可测得孔隙水应力且各向是相等的，就可以算出试验过程中的最大有效主应力σ′1和最小有效主应力σ′3。因此，剪破时的有效主应力，可按下式计算：

σ′1f=σ1f-uf

σ′3f=σ3f-uf

式中：σ′1f—试样剪破时的最大有效主应力，kPa；

σ′3f—试样剪破时的最小有效主应力，kPa；

uf—试样剪破时的孔隙水压力，kPa。

根据σ′1f和σ′3f就可以绘制试样剪破的有效应力圆。显然，有效应力圆的直径(σ′1-σ′3)f就等于(σ′1-σ′3)。这意味着有效应力圆与总应力圆的大小相同，即φu=0。只是当剪破时的孔隙水应力为正值时，有效应力圆在总应力圆的左边；而当剪破时的孔隙水应力为负值时，有效应力圆在总应力圆的右边(坐标位置是根据围压σ3的大小而定)。

值得注意的是，如果在较高的剪前固结压力下进行不固结不排水剪试验，那么由于固结压力增大，剪前孔隙比减小，也就能得到较高的不排水强度。

(1)不固结不排水剪（UU试验）。先向土样施加周围压力

该种试验，在试验过程中孔隙水压力不为零，只要打开孔隙压力阀，就可测定孔隙水压力。

(2)固结不排水剪（CU试验）。试验时先将土样施加周围压力

(3)固结排水剪（CD试验）。在整个试验过程中，始终打开排水阀门，即在施加

不同的试验方法，所测得的指标是有差别的，应根据工程的实际情况具体分析，以选择基本符合实际工程受荷情况的试验方法。

仪器为应变控制式，用于测量最大周围压力在1.0MPa，直径为"_blank" href="/item/负荷">负荷条件下强度和变形特性的三轴剪切力试验，可以进行不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)的三轴试验。