三轴压缩试验结果影响的因素浅析

三轴压缩试验结果影响的因素浅析
【摘要】三轴试验的结果直接影响岩土工程勘察的质量，本文对三轴试验中的围压、孔压消散程度、加荷速率以及饱和度等因素对试验的影响作了详细分析，使试验结果更加可靠。

【关键词】三轴压缩试验；孔隙水压力；围压；饱和度；加荷速率
三轴压缩试验是土工试验中的一个重要的力学性质试验，根据其不同试验方法所提供的粘聚力c、内摩擦角φ可用于计算地基承载力、评价地基稳定性、边坡支挡结构土压力等。

因此，测定土的抗剪强度具有重要意义。

三轴压缩试验的优点是能够严格控制试样排水条件、受力条件明确、可以控制大小主应力、能够测量孔隙水压力及体积变化等。

所以《建筑地基基础设计规范》（gb50007- 2011）4.2.4规定当采用室内剪切试验确定抗剪强度时宜选择三轴压缩试验的自重压力下预固结不排水试验（cu），《建筑基坑支护技术规程》（jgj120-2012）土压力及水压力计算、土的各类稳定性验算时，一般应采用三轴压缩试验（cu或uu）抗剪强度指标。

由于三轴压缩试验结果的准确与否直接关系建筑物的安全与稳定，所以必须在试验过程中了解其影响因素，确保试验结果准确。

1、三轴压缩试验的测试方法
按《土工试验方法标准》（gb/t50123-99）要求制备3～4个性质相同的试样，在不同的围压σ3下施加轴向压力σ1，直至试样剪切破坏。

根据破坏时的最大主应力σ1，最小主应力σ3绘制摩尔-库
仑线求出粘聚力c、内摩擦角φ。

三轴压缩试验方法根据不同的排水情况分为：（1）不固结不排水试验（uu），（2）固结不排水试验（cu），（3）固结排水试验（cd）。

2、影响三轴压缩试验结果的因素
2.1取土试验及试样制备
《岩土勘察规范》（gb50021-2001）（2009年版）规定强度试验应采用i级试样，取样方法根据土质情况可采用薄壁取土器、回转取土器及探井取样，取样宜用快速静力连续压力法。

不同取土器适合于不同土质，但很多单位在施工时只携带一种。

少数勘察人员对此重视不够，如规范规定软土层应使用薄壁取土器，倘若使用厚壁取土器，势必对软土造成更大的扰动。

有时为了抢进度，把土试样取上来，采用重锤锤击法进行取样，极易导致试样被压密、取土器难以拆卸等，必然会对土的原状结构产生一定的破坏，加之土样在保存和运输过程中措施应用不当，都会引起原状土样扰动，使土的性质、结构、强度发生变化。

由于土的不均匀性导致试样的差异，有的试样在取样高度范围内土质有变化，如，土样中有薄夹层、颗粒及不规则的裂缝等，如果将土性差异较大的试样放在一起做实验，其结果摩尔包线就会切割某一应力圆线，影响测试结果的准确性。

在土试样制备时，需要切削的圆柱土体，在切削过程中，由上往下细心切削，遇到层状土时要特别注意层次方向，一般应与天然层次方向垂直削切，使几个试验点的土样尽量取得均匀一致，试样圆
柱体的两端要切平整，若不平整在剪切过程中试样会发生歪斜影响强度的量测，客观情况也造成了土样强度差异。

试样安装过程中如试样歪斜或未对准活塞中心、各部位零件接触不良、安装压力室外罩时，未将活塞提高碰撞了试样、橡皮膜两端与底座及试样帽扣扎过程中留有气体，在压力室注满水后，活塞接触压力帽时由于操作不当可能对试样施加一定压力等，都会对主应力差与轴向应变关系曲线峰值的取值产生一定的影响。

2.2 围压
在进行固结不排水试验时，首先要确定各级围压σ3，因为施加围σ3大小将直接影响试验结果，当σ3大于pc（前期固结压力）时属于正常固结状态时，摩尔包线通过原点，试验结果c小φ大；反之，施加各级围压σ3（3）试样从钻孔中取出后，由于应力的释放，在试样孔隙中可能产生气泡，使试样孔隙不完全充满水而不饱和，此时需要采用人工方法进行试样饱和，根据不同土质选用抽气法、水头饱和法、反力饱和法。

当抽气法、水头饱和法不能完全饱和时，可采用上述组合。

试样的起始饱和度低时先抽气饱和，然后再加反力饱和，直至饱和度不小于95%。

试样制好后，要测量含水量和容重，不能为了赶进度而忽略此过程，试验时可参考含水量和容重的大小，合理设置围压的大小，容重小的，含水量大的，土比较软的，可以采用较小的围压，尽量使摩尔圆合理些，避免出现低围压高峰值，高围压低峰值的现象。

（4）制好的试样，要尽快进行试验，否则会引起含水量的变化，
尤其是饱和软粘土，在自重压力作用下，会有不同程度的固结，导致试样高度，截面积发生变化。

（5）试验前要对仪器进行检查，以保证施加的围压能保持恒压，孔隙水压力量测系统应无气泡，仪器管路保证畅通，但无漏水现象，橡皮膜要完好无损，保证测量准确。

（6）不固结不排水剪（uu）试验时。

在试样装好后，要保证土样在自重压力下预固结一段时间。

因为其与固结不排水剪（cu）、固结排水剪（cd）相比，得到的抗剪强度值小，若土样经过一段时间预固结，可使强度适当提高。

（7）对不均匀土样，若无法切取3～4组试样，规范允许采用一个试样多级加荷的试验方法，试验发现此种方法得出的应力摩尔圆能切于强度包络线，但其代表性低于多个试样的代表性且土类的适用性问题没有解决。

4、结束语
由上述可知，围压σ3的施加、孔隙水压力的消散程度、试样的饱和程度、加荷速率、试样端部的摩擦、面积的校正以及橡皮膜的好坏等都影响试验结果。

在试验操作过程中一定要满足试样的饱和度大于95%，第一级围压接近自重压力，最后一级围压为自重压力，且固结排水过程中孔隙水压力消散为零，这样才能确保三轴压缩试验结果的性和可靠性。

同时，应与其他原位测试成果加以对比，以确保勘察数据的合理性，准确性。

参考文献：
[1]中华人民共和国水利部.土工试验方法标准
（gb/t50123-1999）.北京：中国计划出版社，1999.
[2]中华人民共和国建设部.岩士工程勘察规范（gb50021-2001）（2009年版）.北京：中国建筑工业出版社，2009.
[3]中华人民共和国建设部.建筑地基基础设计规范
（gb50007-2011）.北京：中国建筑工业出版社，2011.
（上接第450页）
地表深度位置或厚度较小，将基底的淤泥全部挖除、运走，直到出现较硬底层，然后换填砂砾，砂砾应分层铺筑，每层松铺厚度不超过50cm ，逐层冲水压实，至原地面标高。

由于软弱地基的特殊性质，要求在施工过程中，要严格控制路堤的填筑速率，严密监控填筑段的路基变化情况，边施工，边监控，监控所得结果又用于指导施工，否则盲目地施工，一味地追求工程进度，不顾地基变化的实际情况，有时将造成严重工程事故及重大经济损失。

5.总结
路基是道路工程的基础，控制路基质量，能够提高道路整体质量，施工过程中因综合考虑严格控制路基材料和路基压实度，做好路基排水和路基防护施工，合理处理软土路基，提高施工质量。

参考文献：
[1]陆鼎中，程家驹。

路基路面工程（第二版）同济大学出版社，1993。

[2]jtj034-2000，公路路面基层施工技术规范[s].北京：人民交通出版社， 2000.
[3]万晓祥.浅谈某公路路基施工质量控制[j].公路，2012.。