三轴压缩实验

三轴压缩实验

一、实验原理：

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

（其大小由压力计测

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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。

二、实验过程

1、仪器准备

（1）应变控制式三轴仪：包括压力室、轴向位移计等装备

（2）天平、其他：击实筒、饱和器、承膜筒、橡皮膜等

2、操作步骤

试样安装：（1）检查排水管路是否通畅；活塞在套内滑动是否正常；连接处有无漏水、漏气现象。检查完成后关闭周围压力阀、孔隙压力阀和排水阀，以备使用。

（2）组件击样筒：将三瓣膜拼装好，夹板拧紧，并放置好透水石，在击样筒内部涂抹油

（3）制作土样：（本实验才去的土样为沿海淤泥土），将淤泥土分层放入击样土中并击实，每层击实至相同高度，击实用力均匀，直至击完最后一层。将击样筒中的式样两端整平，去除称其质量。

（4）将橡皮膜套在承膜筒内，两端翻出膜外，从吸嘴稀奇，使膜紧贴承膜筒内壁，然后要在式样外，放弃，翻起橡皮膜取出承膜筒。将包裹着土样的橡皮膜分别扎紧放在一起底座和试样帽上。

（5）装上压力室外罩。装是应将活塞提高，以防碰撞试样，然后将活塞你试样帽中心，病均匀地旋紧螺丝，再将轴向测力计对准活塞

（6）开排气孔，向压力室冲水，当压力室快注满水时，降低进水速度，水从排气孔溢出时，关闭排气孔

（7）开周围压力阀，施加所需的周围压力。周围压力应与工程的实际荷重相适应，并尽可能使最大周围压力与土体的最大实际荷重大致相等。

（8）旋转手轮，当量力环的量表微动时表示活塞已与试样帽接触，然后将量力环的量表和变形量表的指针调整到零位。

试样剪切：（1）打开周围压力阀，关闭体变管阀、排水管阀、孔隙压力阀、量管阀。

（2）开动马达，接上离合器，进行剪切。开始阶段，试样每产生垂直应变~%测记量力环量表读数和垂直变形量表读数各一次。当垂直应变达3%以后，读数间隔可延长为~%各测记一次。当接近峰值时应加密读数，如果试样特别硬脆或软弱，可酌情加密或减少测读的次数。

（3）当出现峰值后，再继续剪3~5%垂直应变；若量力环的量表读数无明显减少，则当垂直应变进行到15~20%时，停止剪切。

（4）试验结束后关闭马达，关周围压力阀，拨开离合器，倒转手轮，然后打开排气孔，排去压力室内的水，拆除压力室外罩，擦干试样周围的余水，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。

三、计算与记录

1.轴向应变：

ε1=

1000

1⨯∆h

h % 式中：ε1——轴向应变；%

h 1——试样剪切时高度变化，cm h 0 ——试样原始高度，cm 2.试样面积的校正，应按下式计算：

1

1ε-=

A A a 式中 a A －剪切过程中校正断面积（cm 2

） 0A －土样初始断面积（cm 2

）

1ε－轴向应变（％） 3.主应力差应按下式计算

1031⨯⋅=

-a

A R

C σσ

式中：σ1—大主应力，kPa ；

σ3—小主应力，kPa ；

C —测力计率定系数（N/或N/mV）； R —测力计读数（或mV）；

A a—试样剪切时的校正面积，cm2；

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。在横坐标上以（σ1f +σ3f）/2为圆心，（σ1f －σ3f）/2为半径，绘制破坏总应力圆，该包线的倾角为内摩擦角φu或φcu，包线上纵轴上的截距为粘聚力C u或C cu。在横坐标轴上以()2/3

1f

f

'

+

'σ

σ为圆心，以（σ1f －σ3f）/2 为半径绘制有效破坏应力圆，包线的倾角为有效内摩擦角φ′，包线在纵轴上的截距为有效粘聚力C，如下图所示

四、试样记录

周围压力 2Kpa 剪切应变速率： 3 mm/min 测力计率定系数 C ：试样高度：8cm 试样面积：12cm2

轴向应变

读数 mm

轴向应变%试样校正面

积

测力环读

数 mm

应力差

kpa

10