室内岩石试验(三轴)

岩土工程力学性质实验参数测定法岩土工程力学性质实验参数测定法是一种用于测定岩土工程中的力学性质参数的方法。

通过准确测量和分析岩土材料的力学性能，可以为工程设计、施工和安全评估提供可靠的依据。

本文将介绍几种常用的岩土工程力学性质实验参数测定法。

一、岩土材料的抗压强度测定法岩土材料的抗压强度是评估其承受力和稳定性的重要参数。

常用的抗压强度测定方法有单轴抗压试验、三轴抗压试验和剪切试验等。

单轴抗压试验是将岩土样品放置在闭合的压力室内，沿着样品的轴向施加均匀的垂直荷载，通过测量荷载和变形的关系，确定其抗压强度和变形模量。

三轴抗压试验是将岩土样品裁剪成规定形状的圆柱体，将其放置在三轴压力容器中，施加均匀的轴向荷载和周向侧压力，测定应力-应变关系，进而确定抗压强度和剪切强度。

剪切试验是为了确定岩土材料的抗剪强度和剪切变形特性。

常用的剪切试验有直剪试验、剪切筒试验和剪切盒试验等。

通过施加不同的剪切载荷和变形，测定岩土材料的剪切强度和剪切模量。

二、岩土材料的渗透性测定法渗透性是指水分在岩土材料中传递和渗透的能力。

渗透性是岩土材料的一个重要物理性质，对于岩土工程的建设和维护具有重要意义。

常用的岩土材料渗透性测定方法有恒压渗透试验、恒流渗透试验和三水头渗透试验等。

恒压渗透试验是将岩土样品放置在渗透仪器中，通过施加恒定的压力，测量流量和渗透压差，从而计算材料的渗透系数。

恒流渗透试验是将岩土样品放置在渗透仪器中，通过施加恒定的流量，测量渗透压差和时间，从而计算材料的渗透系数。

三水头渗透试验是通过施加不同水头高度，测量渗透压差和时间，从而计算材料的渗透系数。

三、岩土材料的抗剪强度测定法岩土材料的抗剪强度是分析和设计岩土工程的重要参数。

常用的抗剪强度测定方法有直剪试验、剪切试验和三轴剪切试验等。

直剪试验是将岩土样品放置在闭合的剪切仪器中，施加相等而相反方向的剪切荷载，通过测量剪切应力和剪切应变的关系，确定其抗剪强度和变形特性。

GCTS岩石三轴仪RTR-1000 特点&规格●动静闭环数字电液伺服控制，可以进行应变或者应力控制，也可以进行破坏后的行为试验●高压三轴压力室，配备有液压提升/锁定装置，可以快速，方便和安全的安装试样●轴向加载1000kN，1500 kN(升级选项)，加载框架刚度达到1750 kN/mm(可以升级到10,000 kN/mm，或者3,500 kN/mm的刚度)（根据要求，也可以提供更大的加载能力）●集成的围压&孔压控制面板和双增压器，压力可以达到140 MPa，压力分辨率0.01Mpa，液体体积分辨率0.01CC●岩芯试样尺寸:最大75mm(3英寸)●动态频率：0-10Hz●轴向& 径向LVDT测量，变形范围±2.5mm，变形分辨率0.001mm●温度：150℃，可选200℃温度范围●压力室自动安装装---无需紧固件●符合国际岩石力学学会关于岩石三轴试验的标准以及ASTM标准RTR-1000描述RTR-1000岩石三轴测试系统是一套闭环数字伺服控制的装置，可以快速安装试样。

一套三轴压力室的自动液压装置和滑动底座使得这套系统相对于传统的三轴压力室，试样安装起来更为迅速和方便。

压力室的快速安装和拆除可以通过按下一个按钮实现。

无需额外的螺栓和紧固件来组装三轴压力室，这就使得用户可以有更多的时间按来专注于实验的进行。

通常使用GCTS的数据采集包进行操作，该数据采集包包括Windows (98/2000/NT/XP) 测试软件和数字信号调节系统。

快速，方便和安全的操作时的这套系统特别适合应用于生产任务。

该系统可以根据用户的要求设计制作来测试不同尺寸的试样。

自动传感器识别功能使得当需要更换传感器来完成不同的测试程序时，传感器接入十分方便。

三轴压力室是由不锈钢制成的并且适合用最大至75mm的圆柱形试样。

标准单元带有一个刚性加载活塞以及低摩擦石墨密封。

这种独立的压力室的优点在于一旦当试样完全准备好之后，压力室可以方便的降低并且可以自动锁定。

高等岩石力学——真三轴试验问题：真三轴试验如何做到2σ≠3σ，方法的误差来源。

真三轴仪大多是对方柱试件进行试验。

瑞典皇家地质学院的Kjellman设计的通过六块刚性板在三个方向上独立施加主应力的仪器，由于仪器本身复杂性及各方向的相互干扰，造成大的误差。

后来对真三轴试验仪进行了改进，安装一对侧向压力板，以施加2σ，其特点是试样有一对面暴露在压力室中，能减少这个方向上与其他两个方向边界间的干扰，同时能比较容易形成和观察到如剪切面等破坏形式，但误差的来源还是不能独立的施加大、中、小主应力。

并且这种仪器很难进行如应力路径在π平面的6个角域中自由变化的真三轴试验。

后来又研制出了许多真三轴仪如下图两个：当前最常见的是真三轴刚性伺服试验机可以进行真三轴试验。

主要用途：可以完成砼及岩石类材料的单轴、双轴和真三轴的拉压组合试验，实现全过程的测试。

也可完成剪切、梁的弯曲、断裂试验等。

此试验机竖向机架设1σ方向伺服油缸，横向框架设2σ方向伺服油缸和真三轴压力室，推入竖向框架内可进行材料的常规三轴或真三轴压力试验。

其中1σ、2σ为刚性加载，3σ由普通油液液压加载。

三轴室设施加空隙水压力及各主应力方向位移量测量装置。

三轴试验中，横向框架处于浮动工况。

这种真三轴刚性伺服试验机，虽然能进行真三轴试验，但是只能进行方柱试件的真三轴试验，实现了真三轴试验中的2σ≠3σ，圆柱试件可进行普通三轴试验。

其加载路径通过如下方式进行，先加静水压（1σ=2σ=3σ），然后3σ保持不变，增加1σ和2σ到2σ的设计值，保持2σ不变，增加1σ直至试件破坏。

此装置进行真三轴试验，纵向荷载1σ和横向荷载2σ都是通过与试件等截面的金属块加压，这样不存在端面的侧向约束问题，而仅存在端面摩擦力。

减少加载金属块与试件端面间的摩擦力，中间可以加聚四氯乙烯板，在试件和加压板之间设置减摩垫层，刷行加载板，柔性加载板，金属箔液压垫。

但在试件端面加了聚四氯乙烯板，端面摩擦力还是存在，且摩擦力与垂向应力成正比，对于一定的端面摩擦力，沿端面垂向试件越长，摩擦力对试件变形破坏起的阻碍作用越小。

三轴压缩试验原理一、引言三轴压缩试验是土工试验中最常见的一种试验方法，它是用来研究岩石和土壤在三轴状态下的力学性质。

该试验方法可以测定材料的强度、变形和应力-应变关系等重要参数，是岩土工程设计和施工中不可或缺的一项基础性试验。

二、试验设备及样品准备1. 仪器设备：三轴压缩试验机、荷重传感器、变形计等。

2. 样品准备：样品应具有代表性，通常采用直径为5cm，高度为10cm左右的圆柱形样品。

在制备过程中需要注意保证样品密实度和湿度，避免空隙和水分对试验结果的影响。

三、试验原理1. 应力状态：三轴压缩试验是将圆柱形样品置于两个平行平板之间，在垂直于样品轴线方向施加垂直荷载，并在两个侧面施加水平荷载，使得样品受到均匀的三向应力作用。

这种应力状态被称为三向压缩或三向受压状态。

2. 应变状态：在三轴压缩试验中，样品会发生不同形式的变形。

主要包括径向收缩和轴向延伸两种形式。

径向收缩是指样品直径在垂直荷载作用下的减小，轴向延伸则是指样品高度在水平荷载作用下的增加。

3. 应力-应变关系：三轴压缩试验可以得到材料在三向压缩状态下的应力-应变关系曲线。

该曲线可以反映出材料的强度和变形特性，并且可以用于岩土工程设计中的计算和分析。

四、试验步骤1. 样品制备：按照标准规范制备圆柱形样品。

2. 试验前处理：将样品放入恒温室中保持一定湿度，避免干燥或过湿对试验结果的影响。

3. 试验装置：将样品放置于三轴压缩试验机中，并连接荷重传感器和变形计等设备。

4. 荷载施加：根据试验要求，施加垂直荷载和水平荷载，使得样品受到均匀的三向应力作用。

5. 数据采集：记录荷重传感器和变形计等设备的数据，得到材料在三向压缩状态下的应力-应变关系曲线。

6. 数据处理：根据试验结果进行数据处理和分析，得出样品的强度、变形和应力-应变关系等参数。

五、试验误差及注意事项1. 样品制备过程中需要注意保证样品密实度和湿度，避免空隙和水分对试验结果的影响。

2. 试验装置需要严格按照标准规范进行校准和调整，避免设备误差对试验结果的影响。

试验五 岩石三轴剪切强度试验（一）目的与意义测定在有限侧压条件下，岩石根据强度及变形特征，并借助三轴实验，结合抗拉，抗压实验结果，确定岩石的极限应力圆包络线（强度包络线）。

（二）定义 是指岩石在三向应力作用下，抵抗破坏的能力。

岩石三轴试验是将岩石样品放在三向应力状态下的压力室内，测其强度和变形，通过试验可确定岩石的强度包络线，并计算出内聚力c 和内摩擦系数。

（三）基本原理岩石室内三轴实验是在三向应力状态下测定和研究岩石试件强度及变形特征的一种室内实验。

本实验是在13δδδ<=条件下进行的，即为常规三轴实验。

（一）设备与材料1． 实验设备：（1）岩石三轴应力实验机；（2）压力室；（3）油泵；（4）岩石钻样机；（5）岩石切样机；（6）岩石磨平机2． 实验材料：（1）液压油；（2）游标卡尺；（3）乳胶膜；（4）三角尺；（5）量角器；（6）活扳子；（7）螺丝刀；（8）记号笔；（9）钳子；（10）记录纸；（11）标准岩石样品50×100mm ；（12）胶布；（13）电笔。

三轴试验：1、真三轴：1σ>2σ>3σ;2、假三轴（常规三轴）：1σ>2σ＝3σ，等围压。

岩石三轴试验机是在普通压力机上装配成符合技术要求的三轴压力室，压力室必需有保持侧压力稳定的稳压装置。

（二）试验步骤岩石三轴试验机是在普通压力机上装配成符合技术要求的三轴压力室，压力室必须有保持侧压力稳定的稳压装置。

1．三轴试验样品数量不少于5块，不同围压1块；加工精度，测量试件尺寸：1）尺寸：（1）圆柱体试件直径Φ48~54mm ，高100mm ；（2）试件直径与高度，或边长之比为1：2.00~2.50。

2）精度：（1）、两端面的平行度最大误差不超过0.05mm ；（2）、在试件整个高度上，直径误差不超过0.3mm ；（3）、端面应垂直试件轴，最大偏差不超过0.25度。

2 ．测量好试件尺寸后，用耐油橡胶或乳胶质保护套，能有效防止油液与样品接触。

水泥固化土的室内三轴试验分析结合水泥固化土的力学性能分析需求，本文通过开展室内三轴试验对固化剂掺量和养护时间给土体力学性能带来的影响展开了分析。

从试验结果来看，相较于素土，水泥固化土拥有更高的应力、强度和刚度，力学性能得到了明显改善。

随着固化剂掺量和养护时间的增加，土体轴向应力、破坏应力、强度提高系数和刚度均有所增加，因此能够使土体力学性能得到改善。

标签：水泥固化土;室内测试;三轴试验1 试验材料与方法1.1 试验材料试验采用水泥固化剂为固化材料，用土为铁路路基土，属于粗颗粒土，含水量9.5%，最大干密度为2.12g/cm?。

在试验过程中，按照《公路土工试验规程》，需要对土样进行重塑制备，先将样品捣碎风干[1]。

过2mm筛后，按含水量要求进行闷料，经过一昼夜后使样品中水分保持均匀。

采用所需水泥进行搅拌，然后分三层进行击实。

各层需要利用拉毛器进行刨毛处理，避免分层问题的发生。

在制样期间，需要将干密度控制在2.12g/cm?。

在试块制作阶段，需要按照95%压实度进行，尺寸为80mm×39.1mm。

脱模后，需要采用聚乙烯塑料袋进行封装，然后在20±2℃、湿度55%±2%的条件下利用养护室养护，分别开展3d、7d、28d 的三轴试验。

水泥固化土的强度变化速度较快，在28d能够达到最大强度的95%，因此可用于开展三轴试验。

1.2 试验方法开展三轴试验，可选用TSZ30-2.0型应变控制型三轴剪切仪。

由于试验采用的土样并非是饱和土，所以可以保持1.25mm/min速率进行试件剪切。

在对试件进行加载时，需要采用不固结不排水的方法，围压达到200kPa。

等压固结2h后，可以对围压进行加载，然后利用计算机实现轴向应力、强度提高系数等数据的采集、分析和处理。

为对试验结果进行客观分析，采用素土作为空白试样进行试验结果对比。

对比结果固化剂掺量取值分别为0%、3%、4%、5%、6%和7%，养护时间分别为3d、7d、28d。