三轴压缩实验报告

172.8 341.3 451.2 546.3 632.8 705.3 769.9 826.9 876.4 913.3 943.4 961.6 963.1
经作图求得，内摩擦角 u =31°，内聚力 c u =20Kpa。
八、影响三轴压缩实验结果的因素 1、橡皮膜约束对实验成果的影响 在三轴压缩实验过程中，橡皮膜套在试件的周围，当试件受垂直压力而引起 侧胀或剪损时， 橡皮膜对试件产生一种约束作用， 增大了破坏时所需的垂直压力， 从而使实验成果偏大。 2、试样制备的影响 做三轴实验的土样，一个实验至少必须要有的 3 个圆柱体，而且要求做到 3 个性质相同，性质相同实验结果就较理想。由于土的不均匀性导致 3 组 试样性质差异，有的土样在取样高度范围内土质有变化；土样中有夹杂物(如钙 核等) 及不规则的裂缝；3 个试样的含水量、单位容重有差异等，土性差异较大 者，放在一起做实验,结果自然不会符合规律。 在土试样制备时，需要切削 3 个圆柱土体，在切削过程中，对土试样的边 缘产生一部分扰动，且每个试样均由中心部位与边缘部位组成，客观情况也造成 了土样强度差异。 3、试样安装时的影响 安装过程中由于操作人员技术水平的差异可能会引起实验误差，如安装压力 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，试样未能垂直于试样轴产生了偏移；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。 九、实验体会与感想 经过这次的三轴压缩实验，我个人得到了不少的收获，一方面加深了我对课 本理论的认识，另一方面也提高了实验操作能力。 过去的实验，大都是多人一组在老师的指导下完成的。这次做实验，大都是 靠自己完成的，中间有很多过程没有经验，尝试了好多次才成功，磨练了自己的 意志， 虽然有很多次的失败， 但是在这个过程中配养了自己独立解决问题的能力。
Kpa
剪 切 应 变 速 率 ： 1.2
mm/min
测力计率定系数 C：
轴向应变
试样校正面积
测力计表读数
应力差
%
cm 2
Aa A0 1
0.01mm
Fra Baidu bibliotek
Kpa
h

1.25 2.50 3.75 5.00 6.25 7.50 8.75 10.00 11.25 12.50 13.75 15.00 16.25 17.50 18.75
测记一次测力计读数和轴向变形值。 则剪切至轴向应变达 15%~20%。 转动粗调手轮， 将压力室降下， 打开排气孔， 排除压力室内的水， 拆卸压力室罩， 拆除试样，揩干试样周围的余水，脱去试样外的橡皮膜，描述试样破坏形状。 六、计算及制图 1.轴向应变：
1
式中： 1 ——轴向应变；%
h1 100 h0
1 3
CR 10 Aa
100 200 300 400 500 600 700 800 900
12.15 12.31 12.47 12.63 12.80 12.97 13.15 13.33 13.52
163.6 255.9 327.9 374.1 416.0 445.2 470.5 489.4 507.5
参考文献： [1]土力学实验指导书.浙江大学. [2]土力学实验指导书.上海交通大学. [3]土工实验指导书及实验报告.河南理工大学. [4]陈仲颐,周景星等.土力学.清华大学出版社. [5]曹伟,王晓渝.影响三轴压缩实验精度的主要因素.工程与建设.2007 年 01 期. [6]张文珍.影响三轴压缩实验成果的因素分析.华南地质与矿产.2005 年 03 期.
三轴压缩实验
Daniel Wang
摘
要： 三轴压缩实验是测定土的抗剪强度的一种方法， 可根据摩尔－库仑理论， 影响因素 感想 强度参数
求得抗剪强度参数。 关键词：三轴压缩 一、实验目的： 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下，再施加轴向压力，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、实验原理： 一般认为，土体的破坏条件用莫尔－库仑（Mohr-Coulomb）破坏准则：土体 在各向主应力作用下，作用在某一应力面上的剪应力 与法向应力 之比达到某 一比值，土体将沿该面发生剪切破坏。莫尔－库仑破坏准则的表达式为：
86.4 225.5 324.8 403.8 462.9 514.5 558.9 590.6 626.8 650.8 668.4 680.0 690.9
1400 1500
17.50 18.75
14.55 14.77
135 138
696.1 700.8
周 围 压 力 3 ： 400 7.5N/0.01mm。 轴向应变 读数 0.01mm
1f 3f
2
1f 3 f
2
以为圆
为半径（ f 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 u ，包线在纵坐标上的截距为内聚力 c u 。 七、实验记录及结论
三轴剪力实验记录表
周 围 压 力 3 ： 100 7.5N/0.01mm。 轴向应变 读数 0.01mm 轴向应变 试样校正面积 测力计表读数 应力差 Kpa 剪 切 应 变 速 率 ： 1.2 mm/min 测力计率定系数 C：
27.5 28.2 29 37 45 52 56.5 61 65 69.5
159.0 160.8 163.1 205.2 246.1 280.3 300.2 319.3 335.2 352.9
周 围 压 力 3 ： 200 Kpa 7.5N/0.01mm。 轴向应变 读数 0.01mm 轴向应变
周 围 压 力 3 ： 300 Kpa 7.5N/0.01mm。 轴向应变 读数 0.01mm 轴向应变
剪 切 应 变 速 率 ： 1.2
mm/min
测力计率定系数 C：
试样校正面积
测力计表读数
应力差
%
cm 2
Aa A0 1
0.01mm
Kpa
h

1.25 2.50 3.75 5.00 6.25 7.50 8.75 10.00 11.25 12.50 13.75 15.00 16.25
%
cm 2
Aa A0 1
0.01mm
Kpa
h

1.25 2.50 3.75 5.00 6.25
h
h0
R
19 22 23.5 25 26.2
1 3
CR 10 Aa
100 200 300 400 500
12.15 12.31 12.47 12.63 12.80
117.3 134.1 141.4 148.4 153.5
匀地拧紧底座连接螺母。 向压力室内注满纯水， 待压力室顶部排气孔有水溢出时， 拧紧排气孔，并将活塞对准测力计和试样顶部。 Ⅲ 将离合器调至粗位，转动粗调手轮；当试样帽与活塞及测力计接近时， 将离合器调至细位，改用细调手轮，使试样帽与活塞及测力计接触，装上变形指 示计，将测力计和变形指示计调至零位。 Ⅳ 关排水阀，开周围压力阀，施加周围压力。周围压力大小应于工程的实 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。本次 实验按 100、200、300、400KPa 施加。 2 I Ⅱ Ⅲ Ⅳ 剪切试样按下列步骤进行： 剪切应变速率宜为每分钟应变 0. 5％～1. 0％。 启动电动机，合上离合器，开始剪切。试样每产生 1mm 的轴向应变， 当出现峰值后，再继续剪 3%~5%轴向应变；若测力计读数无明显减少， 实验结束，关电动机，关周围压力阀，脱开离合器，将离合器调至粗位，
式中： 1 3 ——主应力差，KPa
1 ——大总主应力，Kpa
3 ——小总主应力，Kpa
C ——测力计率定系数，N/0.01mm R ——测力计读数，0.01mm 10——单位换算系数。
4.以主应力差为纵坐标，轴向应变为横坐标，绘制以主应力差与轴向应变关 系曲线。取曲线上主应力差的峰值作为破坏点，无峰值时，取 15%轴向应变的主 应力差值作为破坏点。 5.以法向应力σ为横坐标，剪应力τ为纵坐标，在横坐标上 心，以
剪 切 应 变 速 率 ： 1.2
mm/min
测力计率定系数 C：
试样校正面积
测力计表读数
应力差
%
cm 2
Aa A0 1
0.01mm
Kpa
h

1.25 2.50 3.75 5.00 6.25 7.50 8.75 10.00 11.25
h
h0
R
26.5 42 54.5 63 71 77 82.5 87 91.5
h
h0
R
14 37 54 68 79 89 98 105 113 119 124 128 132
1 3
CR 10 Aa
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
12.15 12.31 12.47 12.63 12.80 12.97 13.15 13.33 13.52 13.71 13.91 14.12 14.33
1 3
2 C cos
1 3
2
sin
。 1 大主应力， 3 小主应力， C 土的粘聚力，φ土的内
摩擦角。 三、实验方法： 根据加载类型的不同，三轴剪切实验又可分为三种实验方法：不固结不排水 剪(UU)；固结不排水剪(CU)；固结排水剪(CU)。由于实验时间和条件的限制， 本次实验采用不固结不排水剪切实验。 四、仪器设备： 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．击样器； 3．承膜筒； 4．橡皮膜（厚度在 0.2mm 左右不透水橡皮膜） ； 5．其他：切土刀、止水橡皮圈、钢丝锯以及活络扳手等工具。 五、不固结不排水剪切实验的操作步骤： 1 试样的安装步骤： I 在压力室的底座上，依次放上不透水板、试样及不透水试样帽，将橡皮膜 用承膜筒套在试样外，并用橡皮圈将橡皮膜两端与底座及试样帽分别扎紧。 Ⅱ 将压力室罩顶部活塞提高，放下压力室罩，将活塞对准试样中心，并均
h
h0
R
28 56 75 92 108 122 135 147 158 167 175 181 184
已破坏 已破坏
1 3
CR 10 Aa
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500
12.15 12.31 12.47 12.63 12.80 12.97 13.15 13.33 13.52 13.71 13.91 14.12 14.33 14.55 14.77
600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500
7.50 8.75 10.00 11.25 12.50 13.75 15.00 16.25 17.50 18.75
12.97 13.15 13.33 13.52 13.71 13.91 14.12 14.33 14.55 14.77
1000 1100 1200 1300 1400 1500
12.50 13.75 15.00 16.25 17.50 18.75
13.71 13.91 14.12 14.33 14.55 14.77
94.5 99 102 105 108 111
516.8 533.7 541.9 549.6 556.9 563.7
h1 ——试样剪切时高度变化，cm
h0 ——试样原始高度，cm。 2.试样面积的校正，应按下式计算：
Aa
A0 1 1
式中： Aa ——试样的校正断面积，cm2 A0 ——试样的初始断面积，cm2。 3.主应力差（ 1 3 ） ，应按下式计算：
σσ =
1 3
CR Aa
10