三轴 应力路径 平均主应力 广义剪应力

美国GEOCOMP应力路径三轴仪简介用途：Geocomp静三轴与应力路径三轴可以全自动完成土的应力路径试验。

将试样安放后，设置好试验参数，然后所有过程均由系统自动完成。

该系统通过软件自动完成试验初始化设置、饱和试验、固结(各向同性、各向异性或K0)和应力路径（剪切）试验。

环球香港科技有限是美国GEOCOMP在中国的唯一的独家。

概述：LoadTrac II/FlowTrac II系统采用高速、精确的微步进马达对试样施加轴向荷载和压力。

包括一个施加轴向压力的荷载架、一个控制围压的液压泵和一个控制反压的液压泵。

该系统可以在0.00003 ~ 15mm/min之间任意位移速度施加恒定速率应变。

特点：通过网络通讯模块和相关的软件，可以在一台计算机上自动控制试验过程、采集和实时显示数据、生成试验报告。

技术参数：The LoadTrac II/FlowTrac II system for triaxial testing fully automates the conduct of CU, CD and any possible stress path triaxial test on soils. Once a soil sample is in place, and the test conditions are selected, the LoadTrac II/FlowTrac II system will run the entire triaxial test from start to finish. This system is operated by software which automates the initialization, saturation, consolidation (isotropic, anisotropic or Ko) and shear phases of the test.The system comes as a complete, self-contained unit with all of the equipment requiredto perform fully automated triaxial and stress path tests. The LoadTracII/FlowTrac II system utilizes high speed, precision micro stepper motors to apply the vertical load and pressures to the soil specimen. It includes one load frame for vertical stress, one flow pump for cell pressure and one flow pump for back pressure. The sys-tem is capable of applying a constant rate of strain at any displacement rate from 0.00003 up to 15 mm per minute (0.000001 to 0.6 inches per minute).Sensor readings are displayed in SI or English units and stored in memory. With the network communications module and appropriate software, the entire test can be automatically controlled, data captured and displayed in real-time, and test reports prepared on a PC.Optional software running in Windows® 2000, XP, or Vista completely automates running the test, reducing the data and preparing test results.MOTOR Stepper motor with built-in controlsTRAVEL Built-in displacement transducer with 76 mm (3 in.) range and0.0013 mm (0.00005 in) resolutionDISPLACE-MENT Control from 0.00003 to 35 mm per minute (0.000001 to 1.3 in.per min-FLOW RANGE 0.000006 to 3 cc per secondPOWER 110/220 V, 50/60 Hz, 1phaseGeocomp静三轴与应力路径三轴可以全自动完成土的应力路径试验。

三轴试验相关理论知识一、基本概念 1.常用术语法向力——垂直于滑动面上的应力，也叫正应力σ。

σ=N/A （N ：作用于滑动面的力；A ：滑动面的面积）剪应力——与法向力垂直的切向应力τ。

τ=F/A （F ：与法向力相垂直的摩擦力） 主平面——没有剪应力的平面。

主应力——主平面上的法向应力（正应力）。

在相互垂直的立方体上(图1)又分成：大主应力（σ1）——轴向应力； 小主应力（σ3）——径向应力；中主应力（σ2）——界于大、小主应力之间的径向应力。

(常规三轴试验的试样呈圆柱形，中、小主应力相等，即σ2=σ3，谓之轴对称条件下的试验。

)偏应力——轴向应力与径向应力（或大、小主应力）之差，即（σ1-σ3）。

摩檫角——剪应力达到极限（土体开始滑动）时的剪破角Φ，此时Φ=α（tan Φ为摩檫系数） 图1 主应力与主应力面抗剪强度——随着剪应力的增加，剪阻力亦相应增加。

而剪阻力达到一定限度就不再增大这个强度称为土的抗剪强度。

2.摩尔圆摩尔圆源自材料力学之应力圆，由于是科学家摩尔首先提出的，故叫摩尔圆。

（图2）通过土体内某微小单元的任一平面，一般都作用着一个合应力，并可分解为法向应力（σ）和剪应力（τ）两个分量。

如图3，沿圆柱体轴线取一个垂直面作应力分析，可得如下的关系式：将两式平方后相加，整理后得出 图2 摩尔应力园上式的几何意义是，在σ-τ坐标系里以（σ1+σ3）/ 2，0为圆心、（σ1-σ3）/ 2为半径的圆。

ασστασσσσσ2sin )(212cos )(21)(21313131-=-++=2312231)2()2(σστσσσ-=++-在三轴试验轴对称时的平面上，当试样给定σ1和σ3，如果已知试样上的大、小主应力面的方向，就可以从摩尔圆上确定试样内任一斜面上的剪应力τ和法向应力σ。

摩尔圆在σ-τ坐标系里的应力关系如图4所示。

图的右边为一三轴试样，左边为相应的摩尔圆。

过圆的D 点（σ1）作平行于试样大主应力面AB 线，交圆上Op 点；过圆E 点（σ3）作平行于小主应 力面AC 线，必通过Op 点（∵AB 与AC 正交，∠DEOp 是半圆的圆周角）。

XAGT-1型真三轴压力室结构完善和饱和砂土真三轴试验罗爱忠;邵生俊;王桃桃【摘要】介绍了西安理工大学开发的XAGT-1型真三轴仪.分析了该仪器在进行砂土真三轴试验过程中存在的问题,并提出了相应的完善措施.介绍了使用该仪器所进行的砂土的不同b值的应力路径试验.从试验结果发现,固结围压较低时,随着中主应力比增大,广义剪应力与广义剪应变曲线有硬化型逐渐转化为软化型;π平面上饱和砂土的破坏曲线轨迹比较接近于松冈中井准则.固结围压较小时,随着中主应力比增大,强度试验点与松冈中井准则的差异逐渐增大,固结围压较大时,达到200 kPa时,强度试验点与松冈中井准则基本一致.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)019【总页数】6页(P283-288)【关键词】XAGT-1型真三轴仪;完善;砂土真三轴试验;破坏轨迹【作者】罗爱忠;邵生俊;王桃桃【作者单位】西安理工大学岩土工程研究所,西安710048;毕节学院土木建筑工程学院,毕节551700;西安理工大学岩土工程研究所,西安710048;西安理工大学岩土工程研究所,西安710048【正文语种】中文【中图分类】TU431土是地质作用演变过程的产物，是多相分散系，具有类型的多样性，性质的复杂性和变化性［1］。

土工试验是人们深入认识土的性状和发展完善理论及计算方法的正确途径，它在土力学中有不可替代的作用［2］。

在工程实践中，工程师常用轴对称加载条件对复杂的现场条件进行模拟和分析。

然而，实际工程中的岩土工程问题都是三维应力状态或平面应变状态的。

真三轴仪是土工试验较为完善的测试仪器之一，也是土力学发展所依托的重要工具。

西安理工大学邵生俊教授主持开发了一种新型压力室结构的真三轴仪，并在此基础上进行了黄土的真三轴试验。

本文主要介绍这种新型压力室结构的真三轴仪。

首先，介绍这种真三轴仪的工作原理及控制;其次分析试验中可能的误差和改进措施;最后，分析和讨论利用这种真三轴试验系统进行的砂土真三轴试验和结果。

上海国土资源doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2023.03.005不同应力路径下上海软黏土三轴不排水剪切孔压的对比高彦斌，晁 浩（同济大学土木工程学院，上海 200092 ）摘 要：软黏土不排水剪切过程中的孔隙水压力分析是软土工程的一个重要研究方向。

三轴试验是研究软黏土不排水剪切孔压及孔压系数的传统方法，而孔压以及孔压系数的大小与应力路径以及剪应变的大小有关。

利用 GDS 应力路径三轴仪，对上海软黏土原状土样与重塑土样进行了三轴ICUC （等压固结压缩剪切），三轴ACUC （K 0固结压缩剪切）和三轴ACUE （K 0固结拉伸剪切）三种应力路径的不排水剪切试验，对比这三种试验的剪切孔压及孔压系数的大小及变化规律，给出结构性以及各向异性对剪切孔压的影响规律。

最后根据试验结果给出了上海软黏土在变形较大情况下的剪切孔压—应变双曲线模型的参数，可供设计计算采用。

关键词：软黏土；孔隙水压力；不排水剪切；三轴剪切试验中图分类号：TU41；P642.11 文献标志码：A 文章编号：2095-1329(2023)03-0028-06在软黏土地基的稳定性分析中以及固结变形分析中，不排水加载下的孔隙水压力分析是其中一个重要内容，也是土力学中的一个重要研究方向。

孔压从力学机理上可分为两部分，球应力产生的孔压p u 和偏应力产生的剪切孔压q u [1]，即：p q u u u =+ (1)对于饱和黏性土，一般认为p u p = ，其中p 为球应力增量。

因此，不排水剪切孔压确定的关键点在于剪切孔压q u 的确定。

孔压公式法是确定孔压的经典方法。

该方法通过总应力增量来预估孔压增量p u 和q u 。

最经典的孔压公式有适用于三轴应力状态（三轴压缩）的斯肯普顿公式[2]：()r a r u B AB σσσ=+− (2)和适用于普遍应力状态的亨克尔公式[3] ：oct u p βατ=+ (3)式中：u —孔隙水压力增量（kPa ）；A 和B 为斯肯普顿孔压系数；α和β为亨克尔孔压系数；a σ 为轴向应力增量（kPa ）；r σ 为径向应力增量；p 和oct τ 分别为球应力增量和八面体剪应力增量。

第一章土工试验及测试由于土的力学性质的复杂多变，土工试验是土力学中的基本内容，试验土力学成为土力学的一个重要分支。

另一方面，由于现场原状土的结构性，土工问题的诸多影响因素使现场原位测试和工程原型监测成为工程实践中不可缺少的一部分。

广义的土工试验包括室内试验、原位测试、模型试验和原位监测等；从内容上又可分为物理性质试验、力学性质试验和水力学性质试验；也可以从宏观和微观不同尺度进行试验和测试。

本章侧重于土的力学性质试验。

土工试验的不可替代的作用表现在：1.只有通过试验才能揭示土作为一种碎散多相的地质材料的一般的和特有的力学性质。

2.只有对具体土样的试验，才能揭示不同类型、不同产地、不同状态土的不同力学性质，如：非饱和土、区域性土、人工复合土等。

3.试验是确定各种理论参数的基本手段。

4.试验是验证各种理论的正确性及实用性的主要手段。

5.足尺试验、模型试验可以验证土力学理论与数值计算结果的合理性；也是认识和解决实际工程问题的重要手段。

6.原位测试、原位监测直接为土木工程服务。

同时是数值计算的反算和实现信息化施工的依据。

所以，土力学的研究和土工实践从来不能脱离土工实验工作，它是人们深入认识土的性状和发展完善理论和计算方法的正确途径。

1.1室内试验1.1.1直剪试验、单剪试验和环剪试验早期的土力学研究及解决与土有关的工程问题是将土的强度问题和变形问题分开考虑的。

相应的试验仪器是直剪仪和侧限压缩仪。

直剪仪是土力学中最古老的仪器之一，200多年前，库仑（Coulomb）就用它进行土的强度试验，建立了土强度的库仑公式。

其示意图见图1.1.1（a）。

其试验设备和原理十分简单：试样放在剪切盒中，它在一水平面上被分为上、下盒，一半固定，另一半或推或拉以产生水平位移。

上部通过刚性加载帽施加正的竖向荷载P。

试验过程中竖向荷载一般不变，可量测水平向剪切荷载、水平位（a）仪器简图（b）剪切面处土应力状态变化图1.1.1 直剪试验移和试样垂直变形。