不固結不排水剪試驗

不固結不排水剪(UU)試驗，又稱快剪試驗。在施加圍壓和增加軸壓直至試件被破壞的過程中均不允許試樣排水。通過不固結不排水剪試驗可以獲得總的抗剪強度參數。

它適用於土層厚度大、滲透係數較小、施工快速的工程以及快速破壞的天然土坡穩定性的驗算。

基本介紹

• 中文名：不固結不排水剪試驗
• 外文名：unconsolidated undrained shear test
• 又稱：快剪試驗
• 簡稱：UU試驗
• 適用對象：土層厚度大、滲透係數較小的工程
• 對應工程條件：飽和軟黏土中快速加荷的應力狀況

概念

不固結不排水剪試驗，簡稱UU試驗，是指將現場提取或試驗室製備的土樣放入三軸儀的壓力室內，在排水閥門關閉的情況下，先向土樣施加周圍壓力，不待土樣固結和孔隙水壓力消散，隨即施加軸向應力進行剪下，直至剪壞的試驗。在施加軸向應力的過程中，自始至終關閉排水閥門不允許土中水排出，即在施加周圍壓力和剪下力時均不允許土樣發生排水固結。

試驗目的

不固結不排水剪試驗的試驗目的是：試樣在施加周圍壓力和隨後施加偏應力直至剪下破壞的整個試驗過程中都不允許排水，這樣從開始加壓直至試樣剪下破壞，土中的含水率始終保持不變，孔隙水壓力也不可能。通過上述的試驗過程可以測得總應力抗剪強度指標。

操作步驟

不固結不排水剪試驗的操作步驟如下：

⑴儀器檢查

對儀器各部分進行全面的檢查。周圍壓力系統、反壓力系統、孔隙水壓力系統、軸向壓力系統是否能正常工作。排水管路是否暢通，管路閥門連線處有無漏水漏氣現象，乳膠膜是否有漏水漏氣現象。

①周圍壓力的量測準確度為全量程的1%，根據試樣的強度大小，選擇不同量程的測力計，應使最大軸向壓力的準確度不低於1%。

②孔隙水壓力量測系統內的氣泡應完全排除。系統內的氣泡可用純水或施加壓力使氣泡溶於水，並從試樣底座溢出，測量系統的體積因數應小於1.5×10^-5cm³/kPa。

③管路應暢通，各連線處應無漏水，壓力室活塞桿在軸套內應能滑動。

④在使用前應仔細檢查橡皮膜，方法是紮緊兩端，向膜內充氣，在水中檢查，如若無氣泡溢出，方可使用。

⑵在壓力室的底座上，依次放上不透水板、試樣及不透水試樣帽，將橡皮膜套住承膜筒內，將兩端翻出膜外，從吸氣孔吸氣，使橡皮膜貼緊承膜筒內壁，然後套在試樣外，放氣，翻起橡皮膜，取出承膜筒，用橡皮圈將橡皮膜分別紮緊在壓力室底座和試樣帽上。

⑶裝上壓力室外罩，安裝時應先將活塞提高，以防碰撞試樣，然後將活塞對準試樣帽中心，並旋緊壓力室密封螺帽，再將量力環對準活塞。

⑷打開壓力室外罩頂面排氣孔，向壓力室內充水，當壓力室快注滿水時，降低進水速度。當水從排水孔溢出時，關閉周圍壓力閥，旋緊排氣孔螺栓。

⑸打開周圍壓力閥，施加所需的周圍壓力，周圍壓力的大小應與工程的實際荷重相適應，並儘可能使最大周圍壓力與土體的最大實際荷重大致相等，也可按100、200、300、400kPa施加。

⑹旋轉手輪，當量力環的量表微動，表示活塞與試樣接觸，然後將測力環的量表和軸向位移量表的指針調整到零位。

⑺啟動電動機，合上離合器，開始剪下，剪下速率宜為每分鐘應變0.5%～1.0%。開始階段，試樣每產生垂直應變0.3%～0.4%時，記測力環量表瀆數和垂直位移量表讀數各一次。當軸向應變大於3%時，試樣每產生0.7%～0.8%的軸向應變（或0.5mm變形值）測記一次。

⑻當測力計讀數出現峰值後，剪下應繼續進行至超過5%的軸向應變為止。當測力計讀數無峰值時，剪下應進行到軸向應變為15%～20%。

⑼試驗結束後，關閉電動機，關閉周圍壓力閥，脫開離合器，將離合器調至粗位，倒轉手輪，將壓力室降下，然後打開排氣閥，排除壓力室內的水，拆卸壓力室外罩，拆除試樣，描述試樣破壞的形狀，稱量試樣質量，並測定試驗後的含水率。

⑽重複以上步驟分別在不同的圍壓下進行第二、三、四個試樣的試驗。

試驗結果計算

①計算軸向應變：

ε₁=△h/h₀×100%

式中：ε₁為軸向應變，單位為%；

△h為軸向變形，單位為mm；

h₀為土樣初始高度，單位為mm。

②計算剪下過程中試樣的平均面積：

A_a=A₀/（1-ε₁）

式中：A_a為剪下過程中平均斷面積，單位為cm²；

A₀為土樣初始斷面積，單位為cm²；

ε₁為軸向應變，單位為%。

③計算主應力差：

σ₁-σ₃=CR/A_a×10=CR（1-ε₁）/A₀×10

式中：σ₁-σ₃為主應力差，單位為kPa；

σ₁為大主應力，單位為kPa；

σ₃為小主應力，單位為kPa；

C為測力計率定係數，單位為N/0.01mm；

R為測力計讀數，單位為0.01 mm；

10為單位換算係數。