ASTM粘性土不固结不排水三轴压缩试验标准试验方法

三轴压缩试验中文名称：三轴压缩试验英文名称：triaxial compression test定义：遵循技术程序，用3—4个圆柱形试样,分别在不同的围压(即小主应力σ3)下，施加轴向压力(即主应力差σ1－σ3)直至试样破坏，计算抗剪强度参数(黏聚力，内摩擦角)的技术操作。

应用学科：水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科）；土力学（水利）（三级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布三轴压缩试验示意图三轴压缩试验三轴压缩试验是测定土抗剪强度的一种较为完善的方法。

三轴压缩仪由压力室、轴向加荷系统、施加周围压力系统、孔隙水压力量测系统等组成。

常规试验方法的主要步骤如下：将土切成圆柱体套在橡胶膜内，放在密封的压力室中，然后向压力室内压入水，使试件在各个方向受到周围压力，并使液压在整个试验过程中保持不变，这时试件内各向的三个主应力都相等，因此不发生剪应力。

然后再通过传力杆对试件施加竖向压力，这样，竖向主应力就大于水平向主应力，当水平向主应力保持不变，而竖向主应力逐渐增大时，试件终于受剪而破坏。

设剪切破坏时由传力杆加在试件上的竖向压应力为Δσ1，则试件上的大主应力为σ1=σ3+Δσ1，而小主应力为σ3，以(σ1-σ3)为直径可画出一个极限应力圆，如图中的圆I，用同一种土样的若干个试件(三个上)按以上所述方法分别进行试验，每个试件施加不同的周围压力σ3，可分别得出剪切破坏时的大主应力σ1，将这些结果绘成一组极限应力圆，如图中的圆Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。

由于这些试件都剪切至破坏，根据莫尔-库伦理论，作一组极限应力圆的公共切线，即为土的抗剪强度包线，通常可近似取为一条直线，该直线与横坐标的夹角即为土的内摩擦角ψ，直线与纵坐标的截距即为土的内聚力c。

对应于直接剪切试验的快剪、固结快剪和慢剪试验，三轴压缩试验按剪切前的固结程度和剪切时的排水条件，分为以下三种试验方法：（1）不固结不排水试验试样在施加周围压力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水，试验自始至终关闭排水阀门。

三轴不固结不排水试验步骤嘿，咱今儿就来聊聊三轴不固结不排水试验的那些步骤。

这可真是个挺专业的事儿呢，但咱别怕，咱一步一步来，把它弄明白！首先啊，得准备好试验要用的那些个家伙什儿，什么三轴仪啦，土样啦，可都不能少。

这就好比做饭得有锅有菜一样，没了这些，那可没法开始。

然后呢，把土样小心翼翼地装进三轴仪里，就像给宝贝找个安稳的家似的。

这可得轻点儿，别把土样给弄散了。

接着，就是施加围压啦。

这就像是给土样穿上一件压力的小外套，让它感受感受压力的滋味儿。

可别小看这围压，它对试验结果可有大影响呢。

之后呀，就得开始施加轴向压力了。

就好像是在轻轻地推土样，看看它能承受多大的劲儿。

这时候就得瞪大眼睛瞧仔细了，数据可得记准确咯。

在这个过程中啊，要不停地观察土样的变化。

它会不会变形啦，有没有啥奇怪的反应啦。

这就跟观察小朋友的一举一动一样，稍有异常就得注意啦。

随着压力的增加，土样会慢慢有反应，这时候咱就得更细心了。

就像医生看病一样，得时刻关注病情的发展。

等试验做完了，可别着急松口气，还得好好分析分析数据呢。

这数据就像是考试成绩，能反映出咱这个试验做得好不好。

你说这三轴不固结不排水试验像不像一场冒险？每一步都充满了未知和挑战。

但咱别怕呀，只要一步一步认真做，肯定能得出有价值的结果。

想想看，要是咱能把这个试验做好，那对工程建设啥的可有大帮助呢！能让建筑物更牢固，让大家住得更安心。

这可不是小事儿呀！所以啊，大家可得重视这个三轴不固结不排水试验，把每一个步骤都当成是重要的任务来完成。

这样咱才能得到准确可靠的结果，为咱的工程事业添砖加瓦呀！怎么样，是不是觉得挺有意思的？哈哈！。

TSZ-3应变控制式三轴仪（无级调速）中国水电十局中心试验室2012-7-20编写操作步骤一：不固结不排水剪切：1．1：打开反压排水阀（向右，确保加压帽畅通）→固定土样→上升压力室直到与测力环接触：注水：打开压力室上面的排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀→开动水泵开始注水→待排气塞有水溢出时关闭水泵、排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀：根据规程设定围压数值→打开围压注水阀→逆时针旋转手轮到底→关闭围压注水阀→打开围压阀→顺时针旋转手轮至围压设定值→拧紧手轮上的螺帽→点击控制器上的稳压→调整两个百分表归零→根据规程设置速率→点击控制器上的上升、开始剪切→记录位移计每走2mm对应测力计的读数→点击控制器上的停止速率、停止稳压.：卸压排水：打开压力室阀（排水）→轻轻打开压力室排水阀→关闭围压阀→打开压力室上的排气塞→开动水泵开始排水→下降主机压力室→取出土样二：固结不排水剪切：：打开反压排水阀（向右，确保加压帽畅通）→固定土样→上升压力室直到与测力环接触：注水：打开压力室上面的排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀→开动水泵开始注水→待排气塞有水溢出时关闭水泵、排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀：固结：调整反压力管的水位和土样中心线相齐平，读取反压力管的初始水位→打开反压排水阀，开始固结→当孔压值消散到围压的5%左右时(孔压值在固结过程中读取)，固结结束→记录反压力管的刻度，关闭反压排水阀：剪切：根据规程设定围压数值→打开围压注水阀→逆时针旋转手轮到底→关闭围压注水阀→打开围压阀→顺时针旋转手轮至围压设定值→拧紧手轮上的螺帽→点击控制器上的稳压→调整两个百分表归零→根据规程设置速率→点击控制器上的上升、开始剪切→记录位移计每走2mm对应测力计的读数→点击控制器上的停止速率、停止稳压：卸压排水：打开压力室阀（排水）→轻轻打开压力室排水阀→关闭围压阀→打开压力室上的排气塞→开动水泵开始排水→下降主机压力室→取出土样三：固结排水剪切:：打开反压排水阀（向右，确保加压帽畅通）→固定土样→上升压力室直到与测力环接触：注水：打开压力室上面的排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀→开动水泵开始注水→待排气塞有水溢出时关闭水泵、排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀.：固结：调整反压力管的水位和土样中心线相齐平，读取反压力管的初始水位→打开反压排水阀，开始固结→当孔压值消散到围压的5%左右时(孔压值在固结过程中读取)，固结结束→记录反压力管的刻度，关闭反压排水阀.：剪切：根据规程设定围压数值→打开围压注水阀→逆时针旋转手轮到底→关闭围压注水阀→打开围压阀→顺时针旋转手轮至围压设定值→拧紧手轮上的螺帽→点击控制器上的稳压→调整两个百分表归零→根据规程设置速率→打开反压排水阀→点击控制器上的上升、开始剪切→记录位移计每走2mm对应测力计的读数→剪切完毕后读取反压力管上的刻度→点击控制器上的停止速率、停止稳压：卸压排水：关闭反压排水阀→打开压力室阀（排水）→轻轻打开压力室排水阀→关闭围压阀→打开压力室上的排气塞→开动水泵开始排水→下降主机压力室→取出土样.四：反压饱和：打开反压排水阀（向右，确保加压帽畅通）→固定土样→上升压力室直到与测力环接触：注水：打开压力室上面的排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀→开动水泵开始注水→待排气塞有水溢出时关闭水泵、排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀:反压饱和：根据规程设定围压数值→打开围压注水阀→逆时针旋转手轮到底→关闭围压注水阀→打开围压阀→顺时针旋转手轮至围压设定值→拧紧手轮上的螺帽→点击控制器上的稳压→设定反压（一般情况反压比围压大20KPa）→打开反压注水阀→逆时针旋转手轮到底→关闭反压注水阀→打开反压阀→顺时针旋转手轮至反压设定值→拧紧手轮上的螺帽→点击控制器上的稳压→打开体变测量阀→孔压值达到围压值时土样饱和。

土工作业指导书三轴压缩试验—不固结不排水剪实施细则文件编号：版本号：编制：批准：生效日期：三轴压缩试验—不固结不排水剪实施细则1. 目的为了规范标准固结试验中的各个环节，特制定本细则。

2. 适用范围本试验方法适用细粒土和粒径小于20mm的粗粒土。

3. 引用文件GB/T50123-1999 土工试验方法标准。

4. 检测设备4．1本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：1、应变控制式三轴仪：由压力室、轴向加压设备、周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测系统、轴向变形和体积变化量测系统组成。

2、附属设备：包括击样器、饱和器、切土器、原状土分样器、切土盘、承膜筒和对开圆膜。

3、天平：称量200g，最小分度值0.01g；称量1000g，最小分度值0.1g。

4、橡皮膜：应具有弹性的乳胶膜，对直径39.1和61.8mm的试样，厚度以0.1～0.2mm为宜，对直径101mm的试样，厚度以0.2～0.3mm为宜。

5、透水板：直径与试样直径相等，其渗透系数宜大于试样的渗透系数，使用前在水中煮沸并泡于水中。

4．2试验时的仪器，应符合下列规定：1、周围压力的测量准确度应为全量程的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、孔隙水压力最测系统内的气泡应完全排除。

系统内的气泡可用纯水冲出或施加压力使气泡溶解于水，并从试样底座溢出。

整个系统的体积变化因数应小于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、橡皮膜在使用前应作仔细检查，其方法是扎紧两端，向膜内充气，在水中检查，应无气泡溢出，方可使用。

5．操作步骤进行：本试验采用的试样最小直径为φ35mm，最大直径为φ101mm，试样高度宜为试样直径的2～2.5倍，试样的允许最大粒径应符合下表规定，对于有裂缝、软弱面和构造面的试样，试样直径宜大于60mm。

5．1试样的制备：5．1．1原状土试样制备。

先在切土器刀口内壁涂上一薄
层油 将切土器的刀口对准土样顶面 边削土边压切土器 直至切
削到比要求的试样高度约高 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
试样的两端面应平整 互相平行 侧面垂直 上下均匀 在切
样过程中 若试样表面因遇砾石而成孔洞 允许用切削下的余土填
补
将切削好的试样称量 直径
土或初始饱和度较低的土 取
操作时 先调周围压力至
并将反压力系统调至
同时打开周围压力阀和反压力阀 再缓缓打开孔隙压力阀
待孔隙压力稳定后 测记孔隙压力计和体变管读数 再施加下一级
的周围压力和反压力
算出本级周围压力下的孔隙压力增量 并与周围压力
增量 比较 如
则表示试样尚未饱和 这时关孔隙
压力阀 反压力阀和周围压力阀 继续按上述规定施加下一级周围
参数 和孔隙压力系数
固结排水剪 试验是试样先在某一周围压力作用下排
水固结 然后在允许试样充分排水的情况下增加轴向压力直到破
坏 本试验可以测得有效抗剪强度参数
和变形参数
引用标准
应变控制式三轴仪 应变控制式三轴仪校验方法
篇 室内土工仪器
击实试验 土工仪器的基本参数及通用技术条件 第一
仪器设备
仪器设备
应变控制式三轴仪 如图
等 每层击实至要求高度后 将表面刨毛 然后再加第 层土料
如此继续进行 直至击实最后一层 将击样筒中的试样两端整平
取出称其质量 一组试样的密度差值应小于
冲填土试样制备 土膏法
取代表性土样风 过筛 调成略大于液限的土膏 然后置于
密闭容器内 储存 左右 测定土膏含水率 同一组试样含水率
的差值不应大于
在压力室底座上装对开圆模和橡皮膜 在底座上的透水板

实验报告纸土木工程专业07级土木(1)班姓名龚尧学号07580691同组人员余成廷、谢婧、陶家妮、孙天华名称土木试验与原理实验名称三轴压缩试验实验日期 2009年11月26日一、试验目的测定土体抗剪强度的一种比较完善的室内试验方法。

二、试验方法不固结不排水试验：时间在施加周围压力和随后施加偏应力直至剪坏的整个实验过程中都不允许排水，这样从开始加压直至试样剪坏，土中的含水量始终保持不变，孔隙水压力也不可能消散，可以测得总盈利抗剪强度指标C u和∅u；三、仪器设备1、三轴仪2、击实器和饱和器；3、切土盘、切土器、切土架和原装土分样器；4、砂样制备模筒和承模筒；5、天平和游标卡尺；6、其它如乳膜薄、橡皮筋、透水石、滤纸、切土刀、钢丝锯、毛玻璃板、空气压缩机。

四、不固结不排水试验法（UU）试验1、操作步骤（1）周围压力一般可分为3~4级进行，剪切速率取0.5%~1%，读书按应变增量0.3%~0.4%测记一次。

（2）加压步骤为50kPa，100kPa，150kPa，200kPa施加。

（3）施加第一级周围压力后，即对试样进行剪切，当测力计读书达到稳定或出现倒退时，测记测力计和轴向变形读书，同时立刻关闭电动机停止剪切，并将轴向压力退至零。

（4）施加第二级或以后各级周围压力下剪切试验，对于脆性破坏的结构性强的土样或沙性土，土的破坏应变一般小于5%，甚至于小于3%，因此当破坏应力出现时，即可施加下一级周围压力；而对于塑性破坏的试样，破坏应变应控制在5%~7%，然后施加下一级周围压力，累计应变不可超过20%。

2、成果整理（1）试样面积和高度修正轴向应变和面积修正：ε1=∆hh0；A a=A1−ε1（2）应力计算：不排水不固结剪各级周围压力下的偏应力计算：σ1−σ3=RCA01−ε1×10式中A0——试样起始面积（cm2）A a——剪切过程中试样修正后面积（cm2）A——CU实验其他各级压力下固结后面积（cm2）h0——试样起始高度（cm）ε1——各级周围压力下剪切时轴向应变（%）R——测力环读书（0.01mm）C——测力环系数（N/0.01mm）（3）制图绘制不固结不排水剪应力应变关系曲线。

三轴压缩试验目的和适用范围三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法它通常用个圆柱形试样分别在不同的恒定周围压力即小主应力下施加轴向压力即产生主应力差进行剪切直至破坏然后根据摩尔库仑理论求得抗剪强度参数本规程适用于测定细粒土和砂类土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数根据排水条件的不同本试验分为不固结不排水剪固结不排水剪或和固结排水剪等种试验类型不固结水排水剪试验是在施加周围压力和增加轴向压力直至破坏过程中均不允许试样排水本试验可以测得总抗剪强度参数固结不排水剪或试验是试样先在某一周围压力作用下排水固结然后在保持不排水的情况下增加轴向压力直至破坏本试验可以测得总抗剪强度参数或有效抗剪强度参数和孔隙压力系数固结排水剪试验是试样先在某一周围压力作用下排水固结然后在允许试样充分排水的情况下增加轴向压力直到破坏本试验可以测得有效抗剪强度参数和变形参数引用标准应变控制式三轴仪应变控制式三轴仪校验方法击实试验土工仪器的基本参数及通用技术条件第一篇室内土工仪器仪器设备仪器设备应变控制式三轴仪如图所示有反压力控制系统周围压力控制系统压力室孔隙水压力量测系统试验机等其技术条件应符合规定图三轴仪组成示意图反压力控制系统轴向测力计轴向位移计试验机横梁孔隙压力测量系统活塞压力室升降台量水管试验机周围压力控制系统压力源体变管周围压力阀量管阀孔隙压力阀手轮体变管阀排水管孔隙压力传感器排水管阀附属设备击实筒见图饱和器见图图击实筒套环定位螺丝导杆击锤底板套筒饱和器底板图饱和器土样筒紧箍夹板拉杆透水板切土盘见图切土器和切土架见图分样器见图承膜筒见图制备砂样圆模见图用于冲填土或砂性土天平称量分度值称量分度值称量分度值量表量程分度值橡皮膜对直径和的试样橡皮膜厚度以为宜对直径的试样橡皮膜厚度以为宜仪器设备的检定和校准天平应按相应的检定规程规定进行检定应变控制式三轴仪应按规定的方法进行校准图切土盘图切土器和切土架图原状土分样器量表应按大量程百分表检定规程进行检定仪器检查图承膜筒安装示意图压力室底座透水板试样承膜筒橡皮膜上帽吸气孔周围压力控制系统和反压力控制系统的仪表的误差应小于全量程的采用传感器时其误差应小于全量程的根据试样的强度大小选择不同量程的测力计最大轴向压力的准确度不小于孔隙压力量测系统的气泡应排除其方法是孔隙压力量测系统中充以无气水煮沸冷却后的蒸馏水并施加压力小心打开孔隙压力阀让图制备砂样圆模压力室底座透水板制样圆模两片合成紧箍像皮膜橡皮圈管路中的气泡从压力室底座排出应反复几次直到气泡完全冲出为止若用零位指示器时将零位指示器中的水银移入贮槽内关闭量管阀用调压筒对孔隙压力测量系统加压排除气泡需要注意不要使贮槽内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用调压筒施加压力孔隙压力量测系统的体积因数应小于排水管路应通畅活塞在轴套内应能自由滑动各连接处应无漏水漏气现象俟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橡皮膜在使用前应仔细检查其方法是扎紧两端在膜内充气然后沉入水下检查应无气泡溢出仪器检查的各项结果应符合的规定操作步骤试样制备试样尺寸应符合下列要求试样高度与直径之比应为对于有裂隙软弱面或构造面的试样直径宜采用原状土试样制备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的上下圆盘之间见图再用钢丝据或削土刀紧靠侧板由上往下细心切表土样粒径与试样直径的关系表试样直径允许粒径削边切削边转动圆盘直至土样的直径被削成规定的直径为止然后按试样高度的要求削平上下两端对于直径为的软粘土土样可先用分样器图分成个土柱然后再按上述的方法切削成直径为的试样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柱上下两端削平按试样要求的层次方向放在切土架上用切土器切削见图先在切土器刀口内壁涂上一薄层油将切土器的刀口对准土样顶面边削土边压切土器直至切削到比要求的试样高度约高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试样的两端面应平整互相平行侧面垂直上下均匀在切样过程中若试样表面因遇砾石而成孔洞允许用切削下的余土填补将切削好的试样称量直径的试样准确至直径和的试样准确至试样高度和直径用卡尺量测试样的平均直径按式计算式中试样平均直径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率取其平均值作为试样的含水率对于同一组原状试样密度的差值不宜大于含水率差值不宜大于对于特别坚硬的和很不均匀的土样如不易切成平整均匀的圆柱体时允许切成与规定直径接近的柱体按所需试样高度将上下两端削平称取质量然后包上橡皮膜用浮称法称试样的质量并换算出试样的体积和平均直径扰动土试样制备击实法选取一定数量的代表性土样对直径试样约取和试样分别取和经风干碾碎过筛筛的孔径应符合本规程表规定测定风干含水率按要求的含水率算出所需加水量计算方法参照中式将需加的水量喷洒到土料上拌匀稍静置后装入塑料袋然后置于密闭容器内至少使含水率均匀取出土料复测其含水率测定的含水率与要求的含水率的差值应小于否则需调整含水率至符合要求为止击样筒的内径应与试样直径相同击锤的直径宜小于试样直径也允许采用与试样直径相等的击锤击样筒壁在使用前应洗擦干净涂一薄层凡士林根据要求的干密度称取所需土质量按试样高度分层击实粉质土分层粘质土分层击实各层土料质量相等每层击实至要求高度后将表面刨毛然后再加第层土料如此继续进行直至击实最后一层将击样筒中的试样两端整平取出称其质量一组试样的密度差值应小于冲填土试样制备土膏法取代表性土样风过筛调成略大于液限的土膏然后置于密闭容器内储存左右测定土膏含水率同一组试样含水率的差值不应大于在压力室底座上装对开圆模和橡皮膜在底座上的透水板上放一湿滤纸连接底座的透水板均应饱和橡皮膜与底座扎紧称制备好的土膏用调土刀将土膏装入橡皮膜内装土膏时避免试样内夹有气泡试样装好后整平上端称剩余土膏计算装入土膏的质量在试样上部依次放湿滤纸透水板和试样帽并扎紧橡皮膜然后打开孔隙压力阀和量管阀降低量水管使其水位低于试样中心约测记量水管读数算出排水后试样的含水率拆去对开模测定试样上中下部位的直径及高度按本规程式计算试样的平均直径及体积砂类土试样制备根据试验要求的试样干密度和试样体积称取所需风干砂样质量分三等分在水中煮沸冷却后待用开孔隙压力阀及量管阀使压力室底座充水将煮沸过的透水板滑入压力室底座上并用橡皮带把透水板包扎在底座上以防砂土漏入底座中关孔隙压力阀及量管阀将橡皮膜的一端套在压力室底座上并扎紧将对开模套在底座上将橡皮膜的上端翻出然后抽气使橡皮膜贴紧对开模内壁见图在橡皮膜内注脱气水约达试样高的用长柄小勺将煮沸冷却的一份砂样装入膜中填至该层要求高度Array第层砂样填完后继续注水至试样高度的再装第层砂样如此继续装样直至模内装满为止如果要求干密度较大则可在填砂过程中轻轻敲打对开模务使所称出的砂样填满规对含有细粒土和要求高密度的试样可采用干砂制备用水头饱和或反压力饱和定的体积然后放上透水板试样帽翻起橡皮膜并扎紧在试样帽上开量管阀降低量管使管内水面低于试样中心高程以下约对于直径的试样约在试样内产生一定负压使试样能站立拆除对开模按本规程之量试样高度与直径复核试样干密度各试样之间的干密度差值应小于试样饱和抽气饱和将装有试样的饱和器置于无水的抽气缸内进行抽气当真空度接近当地个大气压后应继续抽气继续抽气时间宜符合下列要求粉质土大于粘质土大于密实的粘质土大于当抽气时间达到上述要求后徐徐注入清水并保持真空度稳定待饱和器完全被水淹没即停止抽气并释放抽气缸的真空试样在水下静置时间应大于然后取出试样并称其质量水头饱和对于粉土或粉质砂土均可直接在仪器上用水头饱和其方法是先按本规程之至步骤安装完毕试样顶用透水帽然后施加的周围压力并同时提高试样底部量管的水面和降低连接试样顶部固结排水管的水面使两管水面差在左右打开量管阀孔隙压力阀和排水阀让水自下而上通过试样直至同一时间间隔内量管流出的水量与固结排水管内的水量相等为止二氧化碳饱和二氧化碳饱和适用于无粘性的松砂紧砂及密度低的粉质土二氧化碳的饱和装置见图其步骤如下试样安装完成后装上压力室罩将各阀门关闭开周围压力阀对试样施加的周围压力图二氧化碳饱和装置图减压阀储气瓶供气阀将减压阀调至开供气阀使气体由试样底部输入试样内开体变管阀当体变管内的水面无气泡时关闭供气阀开孔隙压力阀及量管阀升高量管内水面使保持高于体变管内水面约当量管内流出的水量约等于体变管内上升的水量为止再继续水头饱和后关闭体变管阀及孔隙压力阀反压力饱和按本规程或规定进行试样饱和并用值孔隙压力系数检查饱和度如试样的饱和度达不到可对试样施加反压力以达到完全饱和施加反压力装置见图其步骤如下试样装好以后装上压力室罩关孔隙压力阀和反压力阀测记体变管读数先对试样施加的周围压力预压并开孔隙压力阀待孔隙压力稳定后记下读数然后关孔隙压力阀反压力应分级施加并同时分级施加周围压力以尽量减少对试样的扰动在施加反压力过程中始终保持周围压力比反压力大反压力和周围压力的每级增量对软粘土取对坚实的土或初始饱和度较低的土取操作时先调周围压力至并将反压力系统调至同时打开周围压力阀和反压力阀再缓缓打开孔隙压力阀待孔隙压力稳定后测记孔隙压力计和体变管读数再施加下一级的周围压力和反压力算出本级周围压力下的孔隙压力增量并与周围压力增量比较如则表示试样尚未饱和这时关孔隙压力阀反压力阀和周围压力阀继续按上述规定施加下一级周围压力和反压力当试样在某级压力下达到时应保持反压力不变增大周围压力假若试样内增加的孔隙压力等于周围压力的增量表明试样已完全饱和否则应重复上述步骤直至试样饱和为止试样安装和固结不固结不排水剪试验试验对压力室底座充水在底座上放置不透水板并依次放置试样不透水板及试样帽对于冲填土或砂性土的试样安装分别按本规程或规定进行将橡皮膜套在承膜筒内两端翻出筒外见图从吸气孔吸气使膜贴紧承膜筒内壁然后套在试样外放气翻起橡皮膜的两端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装上压力室罩安装时应先将活塞提升以防碰撞试样压力室罩安放后将活塞对准试样帽中心并均匀地旋紧螺丝再将轴向测力计对准活塞开排气孔向压力室充水当压力室内快注满水时降低进水速度水从排气孔溢出时关闭排气孔关体变管阀及孔隙压力阀开周围压力阀施加所需的周围压力周围压力大小应与工程的实际荷载相适应并尽可能使最大周围压力与土体的最大实际荷载大致相等也可按施加旋转手轮同时转动活塞当轴向测力计有微读数时表示活塞已与试样帽接触然后将轴向测力计和轴向位移计的读数调整到零位固结不排水剪试验测孔隙压力试验开孔隙压力阀及量管阀使压力室底座充水排气并关阀将煮沸过的透水板滑入压力室底座上然后放上湿滤纸和试样试样上端亦放一湿滤纸及透水板在其周围贴上条浸湿的滤纸条宽度为试样直径的左右滤纸条上端与透水石连接按本规程之规定将橡皮膜套在试样外橡皮膜下端扎紧在压力室底座上用软刷子或双手自下向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开孔隙压力阀及量管阀使水徐徐流入试样与橡皮膜之间以排除夹气然后关闭开排水管阀使水从试样帽徐徐流出以排除管路中气泡并将试样帽置于试样顶端排除顶端气泡将橡皮膜扎紧在试样帽上降低排水管使其水面至试样中心高程以下吸出试样与橡皮膜之间多余水分然后关排水管阀按本规程之和的规定装上压力室罩并注满水然后放低排水管使其水面与试样中心高度齐平并测记其水面读数关排水管阀使量管水面位于试样中心高度处开量管阀若用零位指如要施加反压力饱和试样所贴的滤纸条必须中间断开约试样高度或自底部向上贴至试样高度处示器时用调压筒调整零位指示器的水银面于毛细管指示线测读传感器记下孔隙压力计起始读数然后关量管阀按本规程之的规定施加周围压力并调整各测力计和位移计读数打开孔隙压力阀若用零位指示器用调压筒先将孔隙压力计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内水银面保持不变测记稳定后的孔隙压力读数减去孔隙压力计起始读数即为周围压力与试样的初始孔隙压力注如不测孔隙压力可以不做本款要求的试验开排水管阀的同时开动秒表按时间测记排水管水面及孔隙压力计读数在整个试验过程中零位指示器的水银面始终保持在原来位置排水管水面应置于试样中心高度处固结度至少应达到随时绘制排水量与时间平方根或时间对数曲线见图或孔隙压力消散度与时间对数曲线如要求对试样施加反压力时则按本规程规定进行然后关体变管阀增大周围压力使周围压力与反压力之差等于原来选定的周围压力记录稳定的孔隙压力读数和体变管水面读数作为固结前的起始读数开体变管阀让试样通过体变管排水并按本规程之及之规定进行排水固结固结完成后关排水管阀或体变管阀记下体变管或排水管和孔隙压力计的读数然后转动细调手轮到测力计读数开始微动时表示活塞已下试样接触记下轴向位移计读数即为固结下沉量依此算出固结后试样高度然后将测力计垂直位移计读数都调至零其余几个试样按同样方法安装试样并在不同周围压力下排水固结固结排水试验试验若试样的主固结时间已经掌握也可不读排水管和孔隙压力的过程读数图排水量与排水时间的关系曲线固结排水量与时间平方根曲线固结排水量与时间对数曲线试样安装按本规程之规定进行排水固结按本规程之规定进行试样剪切试验机的电动机启动之前应按表规定将各阀门关闭或开启表各阀门开关状态试验方法体变管阀排水管阀周围压力阀孔隙压力阀量管阀试验关关开关关试验测孔隙压力关关开开关试验关关开关关试验开开开开关注试验中用体变管或排水管试验的剪切应变速率按表规定选择表剪切应变速率表试验方法剪切应变速率备注试验试验测孔隙压力粘质土粘质土高密度粘性土试验试验开动电动机合上离合器进行剪切开始阶段试样每产生轴向应变测记测力计读数和轴向位移计读数各次当轴向应变达以后读数间隔可延长为各测记次当接近峰值时应加密读数如果试样为特别硬脆或软弱土的可酌情加密或减少测读的次数当出现峰值后再继续剪辆向应变若测力计读数无明显减少则剪切至轴向应变达试验测孔隙压力测读轴向位移计时应同时测读孔隙压力计的读数试验测读轴向位移计时应同时测读体变管读数或排水管读数试验结束后关闭电动机关周围压力阀试验测孔隙压力应关闭孔隙压力阀试验则应关闭孔隙压力阀和体变管阀然后拔出离合器倒转手轮开排气孔排去压力室内的水拆除压力室罩揩干试样周围的余水脱去试样外的橡皮膜描述破坏后形状称试样质量测定试验后含水率对于直径的试样宜取整个试样烘干和直径的试样允许切取剪切面附近有代表性的部分土样烘干对其余几个试样在不同周围压力下以同样的剪切应变速率进行试验计算和制图计算试样的高度面积体积及剪切时的面积计算公式列于表表高度面积体积计算表项目起始固结后按实测固结下沉等应变简化式剪切时校正值试样高度试样面积不固结不排水剪固结不排水剪固结排水剪试样体积表中固结下沉量由轴向位移计测得固结排水量实测或试验前后试样质量差换算排水剪中剪切时的试样体积变化按体变管或排水管读数求得轴向应变不固结不排水剪中的等于固结不排水剪及固结排水剪中的等于试样剪切时高度变化由轴向位移计测得为方便起见可预先绘制及的关系线备用按式计算主应力差式中大主应力小主应力测力计率定系数测力计读数试样剪切时的面积单位换算系数按式计算有效主应力比式中有效大主应力和有效小主应力大主应力与小主应力孔隙水压力按式式计算孔隙压力系数和式中试样在周围压力下产生的初始孔隙压力试样在主应力差下产生的孔隙压力制图根据需要分别绘制主应力差与轴向应变的关系曲线图有效主应力比与轴向应变的关系曲线图孔隙压力与轴向应变的关系曲线图用与作坐标的应力路径关系曲线图破坏点的取值以或的峰点值作为破坏点如和均无峰值应以应力路径的密集点或按一定轴向应变一般可取经过论证也可根据工程情况选取破坏应变相应的或作为破坏强度值绘制强度包线对于不固结不排水剪切试验及固结不排水剪切试验以法向应力为横坐标剪应力为纵坐标在横坐标上以为圆心为半径注脚表示破坏时的值绘制破坏总应力圆后作诸圆包线该包线的倾角为内摩擦角或包线在纵轴上的截距为粘聚力或见图及图在固结不排水剪切中测孔隙压力则可确定试样破坏时的有效应力以有效应力为横坐标剪应力为为纵坐标在横坐标轴上以为圆心以为半径绘制不同周围压力下的有效破坏应力圆后作诸圆包线包线的倾角为有效内摩擦角包线在纵轴上的截距为有效粘聚力在排水剪切试验中孔隙压力等于零抗剪强度包线的倾角和在纵轴上的截距分别以和表示如图如各应力圆无规律难以绘制各圆的强度包线可按应力图主应力差与轴向应变关系曲线图有效主应力比与轴向应变关系曲线图孔隙压力与轴向应变关系曲线图应力路径曲线正常固结粘土图不固结不排水剪强度包线图固结不排水剪强度包线路径取值即以作纵坐标作横坐标绘制应力圆作通过各圆之圆顶点的平均直线见图图固结排水剪强度包线图应力路径包线根据直线的倾角及在纵坐标上的截距按下列两式计算和式中平均直线的倾角平均直线在纵轴上的截距变形参数的整理变形参数的整理按本规程附的方法进行变形参数的整理按本规程附的方法进行记录本试验的记录格式如表表表表三轴压缩试验记录表工程名称试验者土样编号计算者土样说明校核者试验方法试验日期试样状态起始值固结后剪切后直径高度面积体积质量密度干密度试样含水率起始值剪切后盒号盒质量盒加湿土质量湿土质量盒加干土质量干土质量水质量含水率饱和度周围压力反压力周围压力下的孔隙压力孔隙压力系数破坏应变破坏主应力差破坏大主应力破坏孔隙压力系数相应的有效大主应力相应的有效大主应力最大有效主应力比孔隙压力系数试样破坏情况的描述呈鼓状破坏。

实验六 三 轴 压 缩 试 验一、三轴压缩实验是测定土的抗剪强度的一种方法，它通常用3~4个圆柱形试样，分别在受压室内施加一定的恒定周围压力（即小主应力σ3）下，再施加轴向压力[即产生主应力差（σ1~σ3）]，进行剪切直至试样破坏为止；然后根据摩尔－库仑理论，求得抗剪强度参数（内摩擦角和内聚力）。

二、实验方法：根据排水条件不同，本试验分为：1. 不固结不排水剪（UU ）：试验是在施加周围压力和增加轴向压力直至破坏过程中均不 允许试样排水。

本试验可以测得总抗剪强度参数u c 、u ϕ。

2. 固结不排水剪（CU 或CU ）：试验是试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在保持不排水的情况下, 增加轴向压力直至破坏。

本试验可以测得总抗剪强度参数cu c 、cu ϕ或有效抗剪强度参数c '、ϕ'和孔隙压力参数。

3. 固结排水剪（CD ）：试验是试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在允许试样充分排水的情况下, 增加轴向压力直至破坏。

本试验可以测得有效抗剪强度参数d c 、d ϕ和变形参数。

三、仪器设备1. 应变控制式三轴剪力仪：试样控制在一定的变形速率下完成剪切过程，并装有孔隙水压力的量测设备。

三轴仪的基本构造可分为试样压力室、轴向加压装置、周围压力的恒压设备、真空抽气饱和设备、试样体积变化的量测部分和孔隙水压力测量装置等构成；2.旋转式的切土器；3.承膜筒；4.橡皮膜（厚度在0.2mm左右不透水橡皮膜）；5.其他：钢丝锯、切土刀、烘箱、称量盒、干燥器、天平、滤纸、游标卡尺、止水橡皮圈以及活络扳手等工具。

四、不固结不排水剪切试验的操作步骤1．制备三个以上圆柱形试样（原状或人工）。

将人工制备的扰动土或原状土的土样毛坯应大于试样的直径和高度，小心地放在旋转式的切土器内，用钢丝锯或切土刀边转边削的切成所要求的圆柱形试样（试样直径为Ø 39.1mm、Ø 61.8mm 、和Ø101.0mm，高度为直径的二倍至二倍半），并同时测定其容重和代表性含水率。

土的三轴压缩试验三轴压缩试验主要是用来测定土的抗剪强度，土的抗剪强度是土的一个重要力学性质，在计算地基承载力，评价地基稳定性，以及计算挡土墙的土压力时都要用到土的抗剪强度指标，因此正确的测定土的抗剪强度在工程上有非常重要的意义试验原理：三轴压缩试验最常用的是把土削成圆柱体，放到压力室内十三、三轴压缩试验提示：双击自动滚屏（一）试验目的三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。

对堤坝填方、路堑、岸坡等是否稳定，挡土墙和建筑物地基是否能承受一定的荷载，都与土的抗剪强度有密切的关系。

（二）试验原理土的抗剪强度是土体抵抗破坏的极限能力，即土体在各向主应力的作用下，在某一应力面上的剪应力（τ）与法向应力（σ）之比达到某一比值，土体就将沿该面发生剪切破坏。

常规的三轴压缩试验是取4个圆柱体试样，分别在其四周施加不同的周围压力（即小主应力）σ3，随后逐渐增加轴向压力（即大主应力）σ1直至破坏为止。

根据破坏时的大主应力与小主应力分别绘制莫尔圆，莫尔圆的切线就是剪应力与法向应力的关系曲线。

三轴压缩试验适用于测定粘性土和砂性土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数，可分为不固结不排水试验（uu）；固结不排水试验（）和固结排水试验（CD）。

（三）试验设备1．三轴仪：包括轴向加压系统、压力室、周围压力系统、孔隙压力测量系统和试样变形量测系统等。

2．其它：击样器、饱和器、切土盘、分样器、承膜筒等。

（四）试验步骤1．切取土样：先用钢丝锯或切土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱，放在切土架上，用钢丝锯或切土刀紧靠侧板，由上往下细心切削，边切削边转动圆盘，按规定的高度将两端削平、称量；并取余土测定试样的含水率。

2．试样饱和：试样有抽气饱和、水头饱和及反压力饱和三种方法，最常用的是抽气饱和。

即将试样装入饱和器内，放入真空缸内，与抽气机接通，开动抽气机，连续真空抽气2～4h，然后停止抽气，静止12h左右即可。

3．试样安装：将压力室底座的透水石与管路系统以及孔隙水测定装置充水并放上一张滤纸，然后再将套上乳胶膜的试样放在压力室的底座上，最后装上压力筒，并拧紧密封螺帽，同时使传压活塞与土样帽接触。

试验四、三轴压缩试验（一）概述三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。

它通常用3～4个圆柱形试样分别在不同的恒定围压（即小主应力3σ）下施加轴向压力（即主应力差1σ—3σ），对试样进行剪切，直至破坏，然后根据摩尔—库伦理论，求得土的总抗剪强度指标ϕ和c 以及有效抗剪强度指标'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（UU ）在施加周围压力3σ和轴向偏应力1σ—3σ直至试样剪坏的整个过程中，均不允许试样排水固结，所得强度指标为总强度指标u ϕ和u c 。

固结不排水剪（CU ）试验中，试样先在周围压力3σ作用下排水固结，然后在试样不允许排水的条件下，施加偏应力1σ—3σ至试样剪坏。

固结不排水可得到总强度指标cu ϕ和cu c ，如试验时量测孔隙水压力也可得到有效强度指标'ϕ和'c 。

固结排水剪（CD ）试验时，试样先在周围压力下排水固结，然后在允许试样排水的条件下，施加偏应力1σ—3σ，至试样剪破坏。

该试验由于在整个试验过程中允许试样排水固结，孔隙水压力始终保持为零，总应力等于有效应力，故此时的总强度指标即为有效应力强度指标d ϕ和d c 。

本次试验只做饱和试样的固结不排水剪。

（二）试验原理三轴试验采用圆柱形试样，可以对试样的空间三个坐标方向上施加压力。

试验时先通过压力室内的有压液体，使试样在三个轴向受到相同的周围压力3σ（其大小由压力计测定），并维持整个试验过程不变。

然后通过活塞向试样施加垂直轴向压力，直到试样剪坏。

若由活塞杆所施加的试样破坏时的压力强度为1σ=q —3σ（偏应力），小主应力是周围压力，中主应力2σ和3σ相等。

则由一个试样所得的1σ和3σ，可以绘制一个极限应力圆。

对同一种土，另取几个试样，改变围压3σ，试样剪坏时所加的轴压力1σ也会改变，从而又可绘制另几个极限应力圆。

土三轴压缩试验报告Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998实验六土三轴压缩试验实验人：学号：（一）、试验目的1、了解三轴剪切试验的基本原理；2、掌握三轴剪切试验的基本操作方法；3、了解三轴剪切试验不同排水条件的控制方法和孔隙压力的测量原理；4、进一步巩固抗剪强度的基本理论。

（二）、试验原理三轴剪切试验是用来测定试件在某一固定周围压力下的抗剪强度，然后根据三个以上试件，在不同周围压力下测得的抗剪强度，利用莫尔-库仑破坏准则确定土的抗剪强度参数。

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UCU；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CUCCU或有效抗剪强度指标和C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dCd。

（三）、试验仪器设备1、三轴剪力仪（分为应力控制式和应变控制式两种）。

应变控制式三轴剪力仪有以下几个组成部分（图8-1）：图8-1 应变控制式三轴剪切仪1－调压桶；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－测力环；9－排气孔；10－轴向加压设备；11－压力室；12－量管阀；13－零位指标器；14－孔隙压力表；15－量管；16－孔隙压力阀；17－离合器；18－手轮；19－马达；20－变速箱。

（1）三轴压力室压力室是三轴仪的主要组成部分，它是由一个金属上盖、底座以及透明有机玻璃圆筒组成的密闭容器，压力室底座通常有3个小孔分别与围压系统以及体积变形和孔隙水压力量测系统相连。

（a ）饱和粘性土的不排水试验这种试验用不扰动粘土、粉土及泥炭试样进行，以测量天然土层的现有强度，或者用重塑土样进行，以测量灵敏度或进行试验室模型试验。

除了裂缝粘土(在第6节讨论)及压实粉土在低受压室压力的情况以外，抗压强度(即破坏时的主应力差)与受压室压力无关，相应的摩尔应力圆如图6所示。

如果抗剪强度用库伦经验定律表达为总应力的函数：u u f c φστtan += （11）式中：c u ——表观凝聚力；φu ——剪阻角；c u 、φu 以总应力表示。

则在特殊情况下，(f u c 31u 21 0σσφ−==) （12）图6 饱和土的不排水试验：总应力及有效应力圆如土的抗剪强度以表现凝聚力表示，并用于总应力的稳定分析中，对于这一种土，这种方法试就是所谓φu =0分析法[88,89]。

由于c u 值可直接由无侧限压缩试验(σ3=0)及现场十字板试验得到，这是一种简单和经济的试验，但是通常应用时不能考虑所研究的稳定问题类型。

对于完全饱和土，受压室压力的增加反映为孔隙压力增加相等数量，而破坏时的有效应力保持不变，如果在试验过程中测量孔隙压力，则仅得到一个有效应力圆(图6)，必需进行在另外含水量下的许多试验，以得出用有效应力表示的破坏包线。

在图7a上给出无侧限压缩试验过程中孔隙压力变化的一个例子，在图7b上给出以总应力及有效应力表示的摩尔圆。

图 7a 在无侧限压缩试验剪切过程中的孔隙压力变化图 7b 无侧限压缩试验的总应力圆及有效应力圆在天然土层试样的不排水试验中测得的A值，与现场上同一剪应力变化下的数值差得很远。

这除了由于取土器本身带来的扰动的影响以外，还由于孔隙压力变化给予试样的应力历史所致，这种孔隙压力变化是在取样及制备过程中，现场应力卸除而引起的。

在无侧向变形条件下正常固结的试样所承受的主应力差的卸除，是有助于这一效应的主要因素。

在试验室中用各向不等压力下固结的试样[16]及原状试样[12]所做的试验表明，在周围压力下或无侧限时试样中的有效应力可能小于现场有效上覆压力的一半。

（a ）饱和粘性土的不排水试验这种试验用不扰动粘土、粉土及泥炭试样进行，以测量天然土层的现有强度，或者用重塑土样进行，以测量灵敏度或进行试验室模型试验。

除了裂缝粘土(在第6节讨论)及压实粉土在低受压室压力的情况以外，抗压强度(即破坏时的主应力差)与受压室压力无关，相应的摩尔应力圆如图6所示。

如果抗剪强度用库伦经验定律表达为总应力的函数：u u f c φστtan += （11）式中：c u ——表观凝聚力；φu ——剪阻角；c u 、φu 以总应力表示。

则在特殊情况下，(f u c 31u 21 0σσφ−==) （12）图6 饱和土的不排水试验：总应力及有效应力圆如土的抗剪强度以表现凝聚力表示，并用于总应力的稳定分析中，对于这一种土，这种方法试就是所谓φu =0分析法[88,89]。

由于c u 值可直接由无侧限压缩试验(σ3=0)及现场十字板试验得到，这是一种简单和经济的试验，但是通常应用时不能考虑所研究的稳定问题类型。

对于完全饱和土，受压室压力的增加反映为孔隙压力增加相等数量，而破坏时的有效应力保持不变，如果在试验过程中测量孔隙压力，则仅得到一个有效应力圆(图6)，必需进行在另外含水量下的许多试验，以得出用有效应力表示的破坏包线。

在图7a上给出无侧限压缩试验过程中孔隙压力变化的一个例子，在图7b上给出以总应力及有效应力表示的摩尔圆。

图 7a 在无侧限压缩试验剪切过程中的孔隙压力变化图 7b 无侧限压缩试验的总应力圆及有效应力圆在天然土层试样的不排水试验中测得的A值，与现场上同一剪应力变化下的数值差得很远。

这除了由于取土器本身带来的扰动的影响以外，还由于孔隙压力变化给予试样的应力历史所致，这种孔隙压力变化是在取样及制备过程中，现场应力卸除而引起的。

在无侧向变形条件下正常固结的试样所承受的主应力差的卸除，是有助于这一效应的主要因素。

在试验室中用各向不等压力下固结的试样[16]及原状试样[12]所做的试验表明，在周围压力下或无侧限时试样中的有效应力可能小于现场有效上覆压力的一半。

三轴压缩试验一、实验目的三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。

二、实验原理土的抗剪强度是土体抵抗破坏的极限能力，即土体在各向主应力的作用下，在某一应力面上的剪应力(τ)与法向应力(σ)之比达到某一比值，土体就将沿该面发生剪切破坏。

常规的三轴压缩实验是取4个圆柱体试样，分别在其四周施加不同的周围压力(即小主应力)σ3，随后逐渐增加轴向压力(即大主应力)σ1直至破坏为止。

根据破坏时的大主应力与小主应力分别绘制莫尔圆，莫尔圆的切线就是剪应力与法向应力的关系曲线。

三、试验方法三轴压缩实验适用于测定粘性土和砂性土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数，可分为不固结不排水剪实验(UU)；固结不排水剪实验(CU)和固结排水剪实验(CD)。

(1) 不固结不排水剪实验(UU)是在施加周围压力和增加轴向压力直至破坏过程中均不允许试验排水。

本试验可以测得总抗剪强度参数cu、u。

(2) 固结不排水剪实验(CU)是试样先在某一周围压力下排水固结，然后在保持不排水的情况下，增加轴向压力直至破坏。

本试验可以测得总抗剪强度参数、有效抗剪强度参数和孔隙压力系数。

(3) 固结排水剪实验(CD)是试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在允许试样充分排水的情况下增加轴向压力直到破坏，本试验可以测得有效抗剪强度参数和变形参数。

四、试验仪器1、SJ-1A.G三轴仪：三轴压力测控柜(包括周围压力系统、孔隙压力系统、反压压力系统、体变测管和三轴试验机电机控制单元)、压力室和试验机(包括变速箱、三相异步电机、压力机(立柱和横梁)、手轮、机架和测力计)等。

2、其它：击实器、饱和器、对开膜、承膜筒、橡皮膜、削土刀、滤纸、透水石、烘箱、电阻炉等五、试验内容本课程主要内容是独立完成一个重塑粘土的固结不排水剪实验(CU)，完成试验报告。

制备干密度约为1.75g/cm3，含水率为18%的粘土试样，在围压分别为50kPa、100kPa、150kPa、200kPa下进行固结不排水剪试验。

三轴固结不排水试验报告
三轴固结不排水试验报告可参考以下内容：
本研究采用不排水三轴试验方法，探究了多种固结度下的饱和粘
土的蠕变特性。

通过对粘土试样进行施加不同的固结应力、初始压缩
应力和蠕变应力，得到了粘土试样的蠕变应变与时间的关系，以及各
种不同条件下的蠕变率曲线。

发现不同固结度下粘土的蠕变特性有所
不同，随着固结应力的增加，粘土的蠕变速率变慢。

通过对多种固结度饱和粘土的不排水三轴蠕变试验，可以得出如下结论：不同固结度下粘土的蠕变特性有所不同，随着固结应力的增加，粘土的蠕变速率变慢。

在相同的应力水平下，蠕变应变对时间的依赖关系与固结应力的大小有关，随着固结应力的增加，蠕变应变对时间的依赖关系变弱。

本研究结果可为水热岩带中的粘土力学性质的研究提供参考。

土工试验三轴压缩试验19 三轴压缩试验19．1 一般规定19．1．1 土样粒径应小于20mm。

19．1．2 根据排水条件的不同，本试验可分为不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU 或CU)和固结排水剪(CD)3种试验类型。

19．1．3 对于无法取得多个试样、灵敏度较低的原状土，可采用一个试样多级加荷试验。

19．2 仪器设备19．2．1 本试验所用的仪器设备应符合下列规定：1 应变控制式三轴仪(图19．2．1-1)：由反压力控制系统、周围压力控制系统、压力室、孔隙水压力量测系统组成。

其技术条件应符合现行国家标准《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》GB／T 15406及《土工试验仪器三轴仪第1部分：应变控制式三轴仪》GB／T 24107．1的规定；2 附属设备应符合下列规定：1)击实器(图19．2．1-2)；2)饱和器(图19．2．1-3)；3)切土盘(图19．2．1-4)；4)切土器和切土架(图19．2．1-5)；5)原状土分样器(图19．2．1-6)；6)承膜筒(图19．2．1-7)；7)制备砂样圆模(图19．2．1-8)，用于冲填土或砂性土。

3 天平：称量200g，分度值0．01g；称量1000g，分度值0．1g；称量5000g，分度值1g；4 负荷传感器：轴向力的最大允许误差为±1％；5 位移传感器(或量表)：量程30mm，分度值0．01mm；6 橡皮膜：对直径为39．1mm和61．8mm的试样，橡皮膜厚度宜为0．1mm～0．2mm；对直径为101mm的试样，橡皮膜厚度宜为0．2mm～0．3mm；7 透水板：直径与试样直径相等，其渗透系数宜大于试样的渗透系数，使用前在水中煮沸并泡于水中。

图19．2．1-1 三轴仪示意图1-试验机；2-轴向位移计；3-轴向测力计；4-试验机横梁；5-活塞；6-排气孔；7-压力室；8-孔隙压力传感器；9-升降台；10-手轮；11-排水管；12-排水管阀；13-周围压力；14-排水管阀；15-量水管；16-体变管阀；17-体变管；18-反压力图19．2．1-2 击实器1-套环；2-定位螺丝；3-导杆；4-击锤；5-底板；6-套筒；7-饱和器；8-底板图19．2．1-3 饱和器1-土样筒；2-紧箍；3-夹板；4-拉杆；5-透水板图19．2．1-4 切土盘1-轴；2-上盘；3-下盘图19．2．15 切土器和切土架1-切土架；2-切土器；3-土样图19．2．1-6 原状土分样器图19．2．1-7 承膜筒安装示意图1-压力室底座；2-透水板；3-试样；4-承膜筒；5-橡皮膜；6-上帽；7-吸气孔图19．2．1-8 制备砂样圆模1-压力室底座；2-透水板；3-制样圆模(两片合成)；4-紧箍；5-橡皮膜；6-橡皮圈19．2．2 试验时的仪器应符合下列规定：1 根据试样的强度大小，选择不同量程的测力计。

实验四：三轴压缩试验撰写人：杨辉，北京交通大学指导教师：李旭撰写时间：2012年11月6日一、实验原理：1.1 摩尔库伦强度包线1910年摩尔（Mohr ）提出材料的破坏是剪切破坏，并指出在破坏面上的剪应力τ是为该面上法向应力σ的函数，即()f f τσ= (4-1)这个函数在f τσ−坐标中是一条曲线，称为摩尔包线，如图4-1实线所示。

摩尔包线表示材料受到不同应力作用达到极限状态时，滑动面上法向应力σ与剪应力f τ的关系。

土的摩尔包线通常可以近似地用直线表示，如图4-1虚线所示，该直线方程就是库仑定律所表示的方程（c tg τσϕ=+）。

由库仑公式表示摩尔包线的土体强度理论可称为摩尔－库仑强度理论。

图4-1 摩尔包线当土体中任意一点在某一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，就发生剪切破坏，该点也即处于极限平衡状态。

根据材料力学，设某一土体单元上作用的大、小主应力分别为1σ和3σ，则在土体内与大主应力1σ作用面成任意角α的平面a a −上的正应力σ和剪应力τ，可用τσ−坐标系中直径为13()σσ−的摩尔应力圆上的一点（逆时针旋转2α,如图4-2中之A 点）的坐标大小来表示，即13131311()()cos 2221()sin 22σσσσσατσσα=++−−(4-2) 将抗剪强度包线与摩尔应力画在同一张坐标纸上，如图4-3所示。

它们之间的关系可以有三种情况：①整个摩尔应力圆位于抗剪强度包线的下方（圆Ⅰ），说明通过该点的任意平面上的剪应力都小于土的抗剪强度，因此不会发生剪切破坏；②摩尔压力圆与抗剪强度包线相割（圆Ⅲ），表明该点某些平面上的剪应力已超过了土的抗剪强度，事实上该应力圆所代表的应力状态是不存在的；③摩尔应力圆与抗剪强度包线相切（圆Ⅱ），切点为A 点，说明在A 点所代表的平面上，剪应力正好等于土的抗剪强度，即该点处于极限平衡状态，圆Ⅱ称为极限应力圆。

图4-2用摩尔圆表示的土体中任意点的应力 图4-3摩尔圆与抗剪强度包线之间的关系三轴压缩实验（亦称三轴剪切实验）是以摩尔－库仑强度理论为依据而设计的三轴向加压的剪力试验，试样在某一固定周围压力3σ下，逐渐增大轴向压力1σ，直至试样破坏，据此可作出一个极限应力圆。