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三轴剪切试验的三种方法
三轴剪切试验是一种用于测试材料弹性、强度和塑性的试验方法,一般有三种不同的试验方法:
1. 自由落体试验:该试验方法是最简单的试验方法之一,通过在材料上施加重力来测试其弹性和强度。
自由落体试验通常在实验室中使用,可以通过测量落点的高度和位移来估算材料的弹性和强度。
2. 抛射试验:该试验方法是通过在材料上施加弹性波或冲击波
来测试其强度和弹性的试验方法。
这种试验方法通常用于测试材料的弹性和塑性,可以通过测量冲击能量、冲击时间和冲击频率等参数来估算材料的弹性和强度。
3. 压力试验:该试验方法是通过施加压力来测试材料的强度和
其他性能的试验方法。
压力试验通常包括三种不同的类型:拉伸试验、压缩试验和剪切试验。
拉伸试验是指向材料施加弹性力,以测量其长度的伸展。
压缩试验是指向材料施加压力,以测量其体积的压缩。
剪切试验是指向材料施加剪切力,以测量其破坏性质和强度。
这三种试验方法通常有各自的优缺点和适用范围,根据具体的应用场景选择最合适的方法即可。
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三轴固结排水剪切试验想象一下你在沙滩上踩的那种细腻的沙子，阳光明媚，海浪轻轻拍打，恨不得就这么躺下去。
可是，有时候这沙子可不是那么好惹的，尤其是当你要在上面建房子的时候。
想象一下，如果你把一个重重的建筑放在这些松松的沙子上，它可不一定能撑得住。
你知道的，建筑物可不能“东一榔头西一棒子”地就上去，要讲究力的平衡，讲究地基的稳固。
三轴固结排水剪切试验就是为了解决这个问题的，给我们提供一个好办法，让建筑在这些“调皮”的土壤上也能稳稳当当。
这个试验啊，其实说白了，就是在模拟土壤在各种压力下的表现。
你是不是想问，土壤也有性格？对呀！不同的土壤可真是各有千秋，有的软，有的硬，有的还特别容易受潮。
三轴试验的“神奇之处”就在于，我们把土壤样本放在一个试验机里，像个小小的实验室，一下子就给它施加不同方向的压力。
就像是给土壤“上课”，看看它在各种情况下是怎么反应的。
咱们先来说说这个“固结”，就是把土壤挤得紧紧的，让它稳定下来。
你可以想象一下，把松软的棉花糖放在重物下面，慢慢地，它会变得紧凑，这就是固结的过程。
而“排水”呢？嘿，这里就有意思了，土壤里可不是“水多了就好”，得有合适的水分，过多的水会让土壤变得松软，像个懒洋洋的小猫，随时都可能“软趴趴”地倒下去。
然后就是“剪切”啦，听起来是不是像切蛋糕一样？其实不是，这个剪切是说在一定压力下，土壤在不同方向上的抵抗力。
这种抵抗力就像我们生活中的坚持，遇到困难的时候不轻言放弃。
试验机就像是个超级无敌的力量机器，能模拟这些压力，看看土壤到底有多能扛。
你想啊，试验结束后，咱们就能知道这个土壤的强度，拿到的数据就像是一个小小的宝藏，给工程师们指明了方向。
大家会根据这些数据来设计更安全的建筑，嘿，想想看，以后咱们走进的商场、学校，都是经过这些试验“筛选”出来的，安全又稳当，心里是不是倍儿踏实？说到这里，大家可能觉得这个试验有点复杂，然而它其实就像咱们平常生活中的小细节，认真对待每一个环节，才能保证最终的成果是美好的。
三轴剪切试验
试验目的：
三轴剪切试验是测定土体抗剪强度的
一种方法，通常用3～4个圆柱形试样，分别在不同的恒定围压力下（即小主应力σ3）施加轴向压力（即主应力差σ1－σ3）进行剪切直至破坏，然后根据摩尔—库仑理论，求得土的抗剪强度参数c、φ值。
同时，试验过程中若测得了孔隙水压力还可以得到土体的有效抗剪强度指标c′、φ′和孔隙水压力系数等。
试验方法：
三轴剪切试验可分为不固结不排水试
验（UU）、固结不排水试验（CU）以及固结排水剪
试验（CD）。
1、不固结不排水试验：试件在周围压力和轴向压力下直至破坏的全过程中均不允许
排水，土样从开始加载至试样剪坏，土中的含水率始终保持不变，可测得总抗剪强度
指标和；
2、固结不排水试验：试样先在周围压力下让土体排水固结，待固结稳定后，再在不排水条件下施加轴向压力直至破坏，可同时测定总抗剪强度指标和或有效抗剪强度
指标和及孔隙水压力系数；
3、固结排水剪试验：试样先在周围压力下排水固结，然后允许在充分排水的条件下增加轴向压力直至破坏，可测得总抗剪强度指标和。
试验指导书：三轴剪切试验的目的、方法、试验指导书与试验记录表
试验仪器图片：。
三轴剪切试验
三轴剪切试验是一种常见的土工试验方法，用于确定土壤在三个方向上的剪切性质。
该试验通常用于土壤力学和工程设计领域，以评估土壤的稳定性和承载能力。
在三轴剪切试验中，土样被置于一个特殊的三轴装置中，该装置可以施加水平应力和垂直应力，同时通过加速度计和位移计来测量土样的变形和应变。
在试验的过程中，水平应力和垂直应力可以分别增加，直到土样产生剪切变形。
试验结果可以用于确定土壤的抗剪强度和剪切模量，以及土壤的变形性质。
三轴剪切试验是一种可靠和准确的土工试验方法，可以为工程设计和土壤力学研究提供重要的数据。
在实际应用中，三轴剪切试验可以用于评估不同类型的土壤，包括黏性土、砂土和粘性土。
此外，该试验还可以用于评估土壤的稳定性和承载能力，以及确定土壤的物理特性和力学特性。
总之，三轴剪切试验是一项重要的土工试验方法，可以为工程设计和土壤力学研究提供有价值的数据。
该试验的结果可以用于评估土壤的稳定性和承载能力，以及确定土壤的物理和力学特性，为工程设计提供科学依据。
三轴试验报告范文摘要：本次试验通过三轴试验方法对土体的剪切性能进行了研究。
试验采用岩石力学试验系统，对不同类型的土样进行三轴剪切试验，通过测量不同应力水平下的应变和剪切强度参数，分析土体在不同应力状态下的变形和强度特性。
试验结果表明，在不同应力水平下，土体的剪切刚度和剪应变均呈现线性增长，与毛细剪切带理论相符。
本试验为深入了解土体的剪切性能提供了理论基础和参考依据。
关键词：三轴试验、剪切性能、应力水平、剪切强度、应变1.引言在土木工程中，土体的剪切性能是设计和施工的重要参数之一、有效评估土体的剪切性能可以为土体工程安全性和可靠性提供科学依据。
三轴试验是一种常用的试验方法，通过对土样施加多个应力水平，并测量土样的应变和剪切强度参数，研究土体在不同应力状态下的变形和强度特性。
本次试验旨在通过三轴试验来研究土体的剪切性能，并提供理论基础和参考依据。
2.试验方法2.1试验设备本次试验采用了岩石力学试验系统，包括三轴试验机、变形计、应变计等。
2.2试验样品本次试验选取了两种不同类型的土样，土样1和土样2、土样1为粘性土，土样2为砂土。
试验样品的直径为50mm，高度为100mm。
2.3试验步骤（1）准备试验样品，对样品进行标记并记录初始尺寸。
（2）将试验样品放入三轴试验机中，施加适当的侧压力。
（3）施加顶部载荷，增加应力水平。
（4）在不同应力水平下，测量土样的应变和剪切强度参数。
（5）重复步骤（3）和（4），直至达到预定的应力水平。
3.试验结果3.1应变-应力关系3.2剪切强度参数通过应变-应力关系曲线，计算出不同应力水平下的剪应变和强度参数。
表1为土样1和土样2在不同应力水平下的剪应变和强度参数。
（插入表1）4.结果分析通过试验结果的分析，可以得出以下结论：（1）土样的剪切刚度和剪应变在不同应力水平下均呈现线性增长，与毛细剪切带理论相符。
（2）土样1相比土样2在相同应力水平下具有较大的剪应变和剪切强度。
（3）土样的剪切性能受到应力水平的影响较大，随着应力的增加，剪应变和剪切强度均增大。
关于三轴试验的概念
三轴试验（Triaxial test）或三轴剪切试验（Triaxial shear test），是土力学中现有决定剪应力强度参数最可靠的方法之一。
它在例行性试验或研究中广泛为使用。
在此试验中，一般所之土壤试体直径约1.4英寸（36毫米），长度为3英寸（76毫米）。
用薄橡皮膜包裹之试体放在一装有水或甘油之圆塑胶容器内。
经由容器内液体之压缩对试体施加围压。
要造成试体受剪破坏，我们必须透过一垂直之加载活塞来施加轴向应力。
黏土之压密-排水试验需要相当长的时间。
为此，可以为这些土壤做压密-不排水附带孔隙水压量测之试验来得到排水剪力强度参数。
因为在施加轴差应力时不准许试体排水，所以试验可以快速进行。
在不压密-不排水试验中，土壤试体在受围压时不准许排水。
试体在不排水的情况下以施加轴差应力来达到剪力破坏。
因为试体在任何一阶段都不排水，试验可以很快的施做完成。
因为施加围压土壤试体中之孔隙水压会增高到u c。
在施加轴差应力孔隙水压会进一步的增高。
三轴剪切试验工程应用方案引言三轴剪切试验是土力学中常用的试验方法之一，它可以用来研究土体的剪切性质和力学行为，是土壤力学中的重要基础试验之一。
本文将结合工程实际，探讨在工程应用中，三轴剪切试验的具体工程应用方案。
一、试验原理及背景三轴剪切试验是通过对土体进行剪切加载，研究土体在不同应力状态下的剪切性质和变形规律。
通过三轴剪切试验可以得到土体的剪切强度参数、变形模量和变形规律等参数，对于工程设计和施工具有重要意义。
二、工程应用方案1. 路基工程在路基工程中，土体的承载能力和变形特性对路基的稳定性和使用寿命有着重要影响。
通过三轴剪切试验可以研究不同土体在受力状态下的剪切强度参数，从而为路基设计提供重要依据。
在路基设计中，可以根据三轴剪切试验结果确定土体的承载能力和变形模量，并结合实际工程情况进行分析和评估，指导路基的设计和施工。
2. 地基处理工程在地基处理工程中，通过对土体进行三轴剪切试验可以研究土体的剪切强度参数和变形特性，为地基处理方法的选择和设计提供重要依据。
对于软弱地基，可以通过三轴剪切试验确定土体的改良效果和改良后的强度特性，从而指导地基处理的设计和施工。
3. 基础工程在基础工程中，土体的承载能力和变形特性对基础的稳定性和安全性有着重要影响。
通过对土体进行三轴剪切试验可以确定土体在不同应力状态下的承载能力和变形模量，为基础设计提供重要依据。
在基础工程中，可以根据三轴剪切试验结果确定土体的承载能力和变形特性，并结合实际工程情况进行分析和评估，指导基础的设计和施工。
4. 边坡工程在边坡工程中，土体的稳定性和抗滑承载能力对边坡的稳定性和安全性有着重要影响。
通过对土体进行三轴剪切试验可以研究土体的剪切强度参数，在不同应力状态下的变形规律和变形特性，为边坡稳定性的评估和设计提供重要依据。
在边坡工程中，可以根据三轴剪切试验结果确定土体的抗滑性能和变形特性，并结合实际工程情况进行分析和评估，指导边坡的设计和施工。
实验十 三轴剪切试验一、概述三轴剪切试验是测定土的抗剪强度的主要方法之一。
它通常用3~4个圆柱形试样分别在不同的围压下施加轴向压力对试样进行剪切，直至破坏，然后根据摩尔——库伦理论，求得土的抗剪强度指标φ和c 。
根据排水条件的不同，三轴剪切试验可分为不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)三种试验方法。
不固结不排水剪试验，在施加周围压力σ3和轴向偏应力（σ1-σ3），直至试样剪坏的整个过程中，均不允许试样排水固结，即不让孔隙水压力消散。
固结不排水剪试验，在施加周围压力时，允许试样充分排水固结；在施加偏应力时，不允许排水至试样剪坏。
固结排水剪试验，在施加周围压力和轴向偏应力，直至试样剪坏的整个过程中，使试样充分排水固结。
这里只介绍饱和试样的固结不排水剪试验。
二、试验原理三轴试验采用圆柱形试样，对试样在空间三个坐标方向上施加压力。
试验时先通过压力室有压液体，使试样在三个轴向受到相同的周围压力σ3，并维持整个试验过程不变。
然后通过活塞杆向试样施加垂直轴向压力，直到试样剪坏。
若由活塞杆所加的试样破坏时的压力强度为q ＝σ1-σ3，小主应力是周围压力σ3。
由一个试样所得的σ1和σ3，可以绘制一个极限应力圆。
若干个试样，可得在不同周围压力作用下，试样剪坏时的最大主应力，从而可绘制若干个极限应力圆，作这些应力圆的公切线，便是土的抗剪强度包线，由此包线可求得强度指标c 和φ，附图10.1所示。
三、仪器设备1、常用的三轴剪切仪，按施加轴向压力方式的不同，分为应变控制式和应力控制式两种。
2、应变控制式三轴仪见附图10.9所示。
包括压力室、轴向加压设备、施加周围压力系统、体积变化和孔隙压力量测系统等。
3、附属设备：击实筒、饱和器、切土盘、切土器和切土架、分样器、承膜筒、天平、量表、橡皮膜等。
附图10.1 抗剪强度包线附图10.2 原状土分样器 1.钢丝架；2一滑杆；3一底座附图10.3 对开圆膜 1.压力室底座；2.透水石；3.制样圆模；4.圆箍；5.橡皮膜；6.橡皮圈1 27 6 54 3附图10.4 承膜筒 1.压力室底座；2.透水石；3.试样； 4.承膜筒；5.橡皮膜；6.上帽1 2 34 5 附图10.5 击实器1.环；2.位螺丝；3.杆；4.击锤；5.底板 附图10.6 饱和器 1.土样筒；2.紧箍；3.夹板； 4一拉杆；5.透水石 1 2 3 4 5 123附图10.7 切土盘 1.轴 2.上盘 3.下盘 12 3 附图10.8 切土器 1.土样 2.切土器 3.支架 附图10.9 应变控制式三轴剪切仪l.调压筒；2.周围压力表；3.周围压力阀；4.排水阀；5.体变管；6.排水管；7.变形量表；8.量力环；9.排气孔；10.轴向四、试验步骤1、使用前三轴剪切仪应进行检查(1)周围压力的精度要求达到最大压力的土1％，测读分值一般应为5kPa ，根据试样强度的大小，选择不同量程的量力环，使最大轴向压力的精度不小于1％。
(2)排除孔隙压力量测系统的气泡。
其方法是将零位指示器中水银移人贮槽，关闭量管阀，用调压筒或三轴压力室(三轴压力室充满无气水)对孔隙压力量测系统中的无气水(煮沸冷却后的蒸馏水)施加压力，小心打开量管阀，让管路中气泡从量管排出。
可反复几次，直到气泡完全冲出为止。
必须注意，不要使贮槽水银冲出指示器。
排气完毕后，从贮槽中移回水银，关闭孔隙压力阀和量管阀，用调压筒施加压力，检查孔隙压力量测系统的体积因数，要求该体积因数小于1.5⨯10-5cm 3/kPa 。
孔隙压力也可用传感器量测。
(3)检查排水管路是否通畅；活塞在轴套滑动是否正常；连接处有无漏水现象。
仪器检查完毕，关周围压力阀、孔隙压力阀和排水阀，以备使用。
(4)橡皮膜在使用前应作仔细检查。
其方法是在膜充气，扎紧两端，然后在水下检查有无漏气。
2、试样制备原状试样，可从钻孔原状土柱或试坑原状土块中切取。
试样尺寸应符合下列要求：直径3.91cm 的试样，允许最大粒径为2.0mm ；直径6.18cm 的试样，允许最大粒径为5.0mm ；直径10.1cm 的试样，允许最大粒径为10.0mm ，但也允许个别超径颗粒存在。
超径颗粒的粒径不应超过试样直径的1/5。
对于较软的土样，先用钢丝锯或削土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱，放在切土盘上、下圆盘之间，再用钢丝锯或削土刀紧靠侧板，由上往下细心切削，边切削边转动圆盘，直到土样被削成规定直径为止。
然后按试验要求的试样高度，截取试样，并削平上下两端，见附图10.7。
对于较硬的土样，先用削土刀或钢丝锯切取一稍大于规定尺寸的土样，上下两端削平，按试样的要求层次方向，放在切土架上，用切土器切削。
先在切土器环刀口壁涂上一层薄的油或凡士林，将切土器的刀口对准土样，边削土边压切土器，一直切削到比要求的试样高度约高2cm 为止，然后拆开切土器，将试样取出，按要求的高度将两端削平，见附图10.8。
将切削好的试样称重，准确到0.1g 。
试样高度和直径用卡尺量测，并按下式计算试样的平均直径：423210D D D D ++=式中：D 1、D 2、D 3分别为试样上、中、下部位的直径。
取切下的余土，平行测定含水量，取其平均值作为试样的含水量(同一组原状试样，含水量差值不宜大于2％)。
3、试样饱和根据试样的性质有抽气饱和、水头饱和和反压力饱和等几种饱和方法。
⑴抽气饱和：将试样装人饱和器(附图6.6)置于抽气缸，盖紧后进行抽气，当真空度接近一个大气压后，对于粉质土(壤土)再继续抽半小时以上，粘质土抽1小时以上，密实的粘质土抽2小时以上，然后徐徐注入清水，并使真空度保持稳定。
待饱和器完全淹没在附10.1水中后，停止抽气。
解除抽气缸的真空，让试样在抽气缸静置10小时以上然后取出试样称重。
⑵水头饱和：将试样安装于压力室。
试样周围不贴滤纸条，施加20kPa周围压力。
提高试样底部量管水位，降低试样顶部量管的水位，使两管水位差在1m左右，打开孔隙水压力阀、量管阀和排水管阀，使纯水从底部进入试样，从试样顶部溢出，直至流入水量和溢出水量相等为止。
当需要提高试样的饱和度时，宜在水头饱和前，从底部将二氧化碳气体通入试样，置换孔隙中的空气。
二氧化碳的压力以5~10kPa为宜，再进行水头饱和。
⑶反压力饱和：试样要求完全饱和时，应对试样施加反压力。
反压力系统和周围压力系统相同(对不固结不排水剪试验可用同一套设备施加)，但应用双层体变管代替排水量管。
试样装好后，调节孔隙水压力等于大气压力，关闭孔隙水压力阀、反压力阀、体变管阀、测记体变管读数。
开周围压力阀，先对试样施加10~50kPa的周围压力，开孔隙水压力阀，待孔隙水压力变化稳定，测记读数，关孔隙水压力阀。
反压力应分级施加，同时分级施加周围压力，以尽量减少对试样的扰动。
周围压力和反压力的每级增量宜为30kPa，开体变管阀和反压力阀，同时施加周围压力和反压力，缓慢打开孔隙水压力阀，检查孔隙水压力增量，待孔隙水压力稳定后，测孔隙水压力和体变管读数，再施加下一级周围压力和反压力。
计算每级周围压力引起的孔隙水压力增量，当与之比∆u/∆σ3>0.98时，认为试样饱和。
4、试样安装⑴开孔隙压力阀及量管阀，使仪器底座充水排气，并关阀。
将煮沸过的透水石放在仪器底座上，然后放上湿滤纸，放置试样，试样上端也放一湿滤纸及透水石，为了加速排水固结，可在试样周围贴上7~9条宽度为6 mm左右的浸湿滤纸条，滤纸条两端与透水石连接。
⑵把已检查过的橡皮膜套在承膜筒上，两端翻出筒外，从吸嘴吸气，使膜贴紧承膜筒壁，然后把橡皮膜筒套在试样外，放气，翻起橡皮膜，橡皮膜贴在试样上，取出承膜筒，用橡皮圈将橡皮膜下端扎紧在仪器底座上。
⑶用软刷子或双手自下而上轻轻按抚试样，以排除试样与橡皮膜之间的气泡。
对于饱和软粘土，可打开孔隙压力阀及量管阀，使水徐徐流人试样与橡皮膜间，以排除夹气，然后关阀。
⑷打开排水阀，使水从试样帽徐徐流出以排除管路中气泡，并将试样帽放置于试样顶端，排除顶端气泡，将橡皮膜扎；紧在试样帽上。
⑸降低排水管，使其水面降至试样中心高程以下20~40cm，吸出试样与橡皮膜之间多余水分，然后关闭排水阀。
⑹装上压力室外罩，将活塞杆提高到最高位置，以免和试样碰撞，然后将活塞杆对准试样帽中心，并均匀地旋紧螺丝，再将量力环对准活塞杆，打开压力室上的排气孔，向压力室注水。
当压力室快注满水时，降低进水速度；当水从排气孔溢出时，关闭排气孔。
然后使排水管的水面与试样中心高度齐平，并测记水面读数。
⑺调整孔隙压力起始读数，使量管水面位于试样中心高度处，开量管阀，用调压筒调整零位指示器的水银面至毛细管指示线，记下孔隙压力表起始读数，然后关量管阀。
⑻开周围压力阀，施加所需的周围压力σ3。
周围压力大小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放大实际荷重大致相等。
本试验按100、200、300、400kPa施加。
⑼旋转手轮，当量力环的量表微动时，表示活塞已与试样帽接触，然后将量力环的量表微动时，表示活塞已与试样帽接触，然后将量力环的量表和变形量表的指针调整到零位。
5、试样固结⑴加周围压力后用调压筒调压。
将孔隙压力表读数调至接近该级周围压力大小，然后缓缓打开孔隙压力阀，并同时旋转调压筒，使毛细管水银面保持不变，测记稳定后的孔隙压力读数，减去孔隙水压力表起始读数，即为周围压力下试样的孔隙水压力u 。
⑵打开排水阀的同时开动秒表，按0'、0.25'、1'、4'、9'、⋅⋅⋅⋅⋅⋅时间测记固结排水管水面及孔隙压力表读数，以便了解试样孔隙水压力的消散情况。
在整个试验过程中，固结排水管水面应保持试样的中心高度。
另外指示器的水银面也应始终保持在零位。
当排水量不再有变化时，固结度至少达到95%，即可关排水阀，记下固结排水管和孔隙压力表的读数。
然后转动细调手轮，使活塞与试样帽接触(注意避免试样放置不正，假接触现象)，记下轴向变形量读数，即固结下沉量∆h ，算出固结后试样高度h c 。
然后将量力环量表、垂直变形量表都调至零。
6、试样剪切⑴选择剪切速率。
粉质土每分钟应变为0.1~0.5％，一般粘质土每分钟应变为0.1~0.05%。
⑵开动马达，合上离合器进行剪切。
试样每产生垂直应变0.3~0.4％，测记量力环量表和垂直变形量表读数各一次。
垂直应变达3％以后，读数间隔可延长为0.7~0.8％测记一次：在剪切过程中应使零位指示器的水银面始终保持于原来的位置，当出现峰值后，再继续剪3~5％垂直应变；若量力环的量表读数无明显减少，则垂直应变进行到15~20％停止剪切。
试验结束后，关闭马达，关上周围压力阀，拔开离合器，倒转手轮，然后打开排气孔，排去压力室的水。
拆除压力室外罩，揩干试样周围的余水，脱去试样外的橡皮膜，描述破坏后的形状，称试样重量，测定试验后的含水量。
