三轴压缩试验
三轴压缩试验原理
三轴压缩试验原理什么是三轴压缩试验？三轴压缩试验是一种广泛用于土力学和岩石力学领域的实验方法，用于研究材料在压力作用下的物理和力学特性。
这种试验可以模拟土壤、岩石等材料在地下深处承受地压的情况。
在三轴压缩试验中，样品在垂直荷载（轴向）和水平荷载（径向）的作用下进行。
三轴压缩试验的装置三轴压缩试验的主要装置包括试样室、应力应变控制器、荷载施加系统和数据采集系统。
试样室试样室是一个密封的容器，用于容纳试样。
它通常由钢制或钢铝复合材料制成，并配有绝缘材料以防止能量散失。
试样室内应具有足够的刚度和密封性，以确保试验结果的准确性。
应力应变控制器应力应变控制器用于控制试样受到的载荷。
它通常由液压系统组成，包括液压油源、传感器和控制器。
应力应变控制器通过施加压力来产生试样的轴向和径向应力，并通过测量压力和变形来控制试样的应变状态。
荷载施加系统荷载施加系统用于施加试样的轴向和径向荷载。
它通常由液压活塞和液压缸组成，液压活塞用于施加轴向荷载，而液压缸用于施加径向荷载。
荷载施加系统还包括各种传感器和仪器，用于测量施加的载荷大小。
数据采集系统数据采集系统用于记录试验过程中的各种数据。
它可以包括压力传感器、变形传感器、温度传感器等。
通过数据采集系统，可以实时监测试验过程中的应力、应变、位移和温度变化，从而获取准确的试验结果。
三轴压缩试验的原理三轴压缩试验是基于以下原理进行的：1.应力平衡原理：在试样受到轴向和径向荷载的同时，试样内部各点的应力应满足平衡条件。
轴向应力和径向应力之间存在一定的关系。
2.孔隙水压力原理：在试样内部存在孔隙水。
孔隙水的存在会影响试样的应力分布和强度特性。
通过控制孔隙水压力，可以模拟实际情况下试样的应力状态。
3.应力应变关系：应力应变关系描述了试样在不同应力作用下的变形特性。
通过测量应力和变形，可以得到试样的应力应变曲线，从而了解材料的力学性质。
三轴压缩试验流程三轴压缩试验通常包括以下步骤：1.准备试样：选择合适的材料制备试样。
土的三轴压缩实验报告
土的三轴压缩实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过三轴压缩实验，了解土体的力学性质，掌握土体的压缩变形规律，为土的工程应用提供理论依据。
二、实验原理三轴压缩实验，是指在三个互相垂直的轴向上施加压力，测定土体在不同应力状态下的压缩变形及强度参数。
实验中，应变量为土体的轴向应变和径向应变，应力量为轴向应力。
三、实验设备本次实验所需的设备有：三轴试验机、应变仪、振动筛、天平、刷子、塑料袋等。
四、实验步骤1.制样：按照标准规定，取一定量的土样，经过筛分、清洗、调节含水率等处理后，制成规定尺寸的试样。
2.装置：将试样放入试验机中，放置在三轴压缩装置中央。
3.施压：逐渐施加压力，保持速率均匀，直到试样产生明显的压缩变形。
4.记录：在试验过程中，记录轴向压力、轴向应变、径向应变和应变速率等数据。
5.实验结束：当试样变形趋于稳定时，停止施压，记录最大轴向应力和最大径向应变。
6.清理：将试样从试验机中取出，清洁试验机和周围环境。
五、实验结果通过对实验数据的处理和分析，得出了土体的应力-应变曲线和压缩模量等力学参数。
六、实验注意事项1.试样应制备均匀，避免出现裂隙和空洞。
2.施加压力的速率应逐渐加大，避免过快或过慢。
3.实验过程中应注意安全，避免发生意外事故。
七、实验结论本次实验通过三轴压缩实验，测定了土体在不同应力状态下的压缩变形及强度参数，得出了土体的应力-应变曲线和压缩模量等力学参数。
实验结果表明，土体的压缩变形呈现出明显的非线性特性，随着轴向应力的增大，土体的压缩变形逐渐增大，压缩模量逐渐减小。
此外，不同土体的力学性质也存在差异，这需要在工程应用中进行针对性分析和处理。
三轴压缩试验
开排气孔 向压力室充水 当压力室内快注满水时 降低进
水速度 水从排气孔溢出时 关闭排气孔
关体变管阀及孔隙压力阀 开周围压力阀 施加所需的周 围压力 周围压力大小应与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 也可按
施加 旋转手轮 同时转动活塞 当轴向测力计有微读数时表示 活塞已与试样帽接触 然后将轴向测力计和轴向位移计的读数调 整到零位 固结不排水剪试验 测孔隙压力 试验 开孔隙压力阀及量管阀 使压力室底座充水排气 并关阀 将煮沸过的透水板滑入压力室底座上 然后放上湿滤纸和试样 试 样上端亦放一湿滤纸及透水板 在其周围贴上 条浸湿的滤纸
条 宽度为试样直径的
左右 滤纸条上端与透水石连接 Nhomakorabea按本规程
之 规定将橡皮膜套在试样外 橡皮膜
下端扎紧在压力室底座上
用软刷子或双手自下向上轻轻按抚试样 以排除试样与橡
皮膜之间的气泡 对于饱和软粘土 可开孔隙压力阀及量管阀 使
水徐徐流入试样与橡皮膜之间 以排除夹气 然后关闭
开排水管阀 使水从试样帽徐徐流出以排除管路中气泡
上放一湿滤纸 连接底座的透水板均应饱和 橡皮膜与底座扎紧
称制备好的土膏 用调土刀将土膏装入橡皮膜内 装土膏时避免试
样内夹有气泡 试样装好后整平上端 称剩余土膏 计算装入土膏
的质量 在试样上部依次放湿滤纸 透水板和试样帽并扎紧橡皮
膜 然后打开孔隙压力阀和量管阀 降低量水管 使其水位低于试
样中心约
测记量水管读数 算出排水后试样的含水率 拆
应小于全量程的
采用传
感器时 其误差应小于全量程
的
根据试样的强度大
小 选择不同量程的测力计 最
大轴 向 压 力 的 准 确 度 不 小 于
三轴压缩试验
三轴压缩试验一、试验目的测定土的抗剪强度，提供计算地基强度和稳定使用的土的强度指标内摩擦角j和内聚力c。
二、试验方法一般有不固结不排水试验（UU）、固结不排水试验（CU）和固结排水试验（CD）。
三、仪器设备1．三轴压缩议：应变控制式，由周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测系统和主机组成。
2．附属设备：包括击实器、饱和器、切土器、分样器、切土盘、承膜筒和对开圆模。
3．天平：称量200 g，感量0.01 g；称量1000 g，感量0.1 g。
4．橡皮膜：应具有弹性，厚度应小于橡皮膜直径的1／100，不得有漏气孔。
四、试样制备（1）本试验需要3～4个试样，分别在不同周围压力下进行试验。
（2）试样尺寸：最小直径为φ35 mm，最大直径为φ101 mm，试样高度宜为试样直径的2～2.5倍。
对于有裂缝、软弱面和构造面的试样，试样直径宜大于60 mm。
（3）原状试样制备，应将土切成圆柱形试样，试样两端应平整并垂直于试样轴，当试样侧面或端部有小石子或凹坑时，允许用削下的余土修整，试样切削时应避免扰动，并取余土测定试样的含水量。
（4）扰动试样制备，应根据预定的干密度和含水量，在击实器内分层击实，粉质土宜为3～5层，粘质土宜为5～8层，各层土料数量应相等，各层接触面应刨毛。
（5）对于砂性土应先在压力室底座．全依次放上不透水板，橡皮膜和对开圆膜。
将砂料填入对开圆膜内，分3层按预定干密度击实。
当制备饱和试样时，在对开圆膜内注入纯水至1／3高度，将煮沸的砂料分3层填入，达到预定高度。
放上不透水板、试样帽，扎紧橡皮膜。
对试样内部施加5 kPa负压力使试样能站立，折除对开圆膜。
（6）对制备好的试样，应量测其直径和高度。
试样的平均直径应按下式计算：式中D l，D2，D3分别为试样上、中、下部位的直径。
五、三轴试验操作步聚1、试样的安装步骤：2、试样排水固结步骤：施加周围压力；开孔隙水压力阀，测定孔隙水压力。
开排水阀。
当需测定排水过程时，测记排水管水面及孔隙水压力值，直至孔隙水压力消散95％以上。
三轴压缩试验原理
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。
三轴压缩试验
先在切土器刀口内壁涂上一薄
层油 将切土器的刀口对准土样顶面 边削土边压切土器 直至切
削到比要求的试样高度约高 为止 然后拆开切土器 将试样取
出 按要求的高度将两端削平
试样的两端面应平整 互相平行 侧面垂直 上下均匀 在切
样过程中 若试样表面因遇砾石而成孔洞 允许用切削下的余土填
补
将切削好的试样称量 直径
土或初始饱和度较低的土 取
操作时 先调周围压力至
并将反压力系统调至
同时打开周围压力阀和反压力阀 再缓缓打开孔隙压力阀
待孔隙压力稳定后 测记孔隙压力计和体变管读数 再施加下一级
的周围压力和反压力
算出本级周围压力下的孔隙压力增量 并与周围压力
增量 比较 如
则表示试样尚未饱和 这时关孔隙
压力阀 反压力阀和周围压力阀 继续按上述规定施加下一级周围
参数 和孔隙压力系数
固结排水剪 试验是试样先在某一周围压力作用下排
水固结 然后在允许试样充分排水的情况下增加轴向压力直到破
坏 本试验可以测得有效抗剪强度参数
和变形参数
引用标准
应变控制式三轴仪 应变控制式三轴仪校验方法
篇 室内土工仪器
击实试验 土工仪器的基本参数及通用技术条件 第一
仪器设备
仪器设备
应变控制式三轴仪 如图
等 每层击实至要求高度后 将表面刨毛 然后再加第 层土料
如此继续进行 直至击实最后一层 将击样筒中的试样两端整平
取出称其质量 一组试样的密度差值应小于
冲填土试样制备 土膏法
取代表性土样风 过筛 调成略大于液限的土膏 然后置于
密闭容器内 储存 左右 测定土膏含水率 同一组试样含水率
的差值不应大于
在压力室底座上装对开圆模和橡皮膜 在底座上的透水板
岩石三轴压缩强度的测试和解释
岩石三轴压缩强度的测试和解释岩石是地质体中的一种常见材料，其力学性质对于工程建设和地质研究具有重要意义。
岩石的三轴压缩强度是评估其抗压能力的重要指标之一。
本文将介绍岩石三轴压缩强度的测试方法及其解释。
一、测试方法1. 样品制备：从研究区域地质剖面中采集岩心或岩样，保证样品的完整性和代表性。
根据实际需要，将样品修整为规定的几何形状，如圆柱体或长方体。
2. 试样尺寸和形状：根据岩石类型和实验目的，选择试样的尺寸和形状。
常见的试样形状有圆柱体和球体，尺寸则应根据具体实验要求进行确定。
一般要求试样尺寸在一定范围内，以保证实验结果的可比性。
3. 试验设备：进行岩石三轴压缩强度测试，需要使用专用的试验设备，如岩石三轴试验机。
该设备主要由负荷装置、围压装置、应变测量装置和数据采集系统组成。
4. 实验过程：将试样置于试验机上，施加垂直于试样表面的压力，即围压。
同时，在试样的另一侧施加两个垂直方向的应力，即主应力。
应力的施加可通过液压或机械方式实现。
增加主应力的大小和速度要逐渐进行，以保证试样不发生失稳破坏。
5. 强度参数确定：在试验过程中，记录试样的应变和承受的应力。
根据试验数据，确定岩石的三轴压缩强度参数，如强度曲线、极限强度、应力应变曲线等。
二、解释1. 强度曲线：在三轴压缩试验中，通过改变应力状态下的应变量，绘制出岩石试样的应力-应变曲线。
该曲线反映了试样的变形特性和强度状况。
一般来说，岩石的应力-应变曲线表现为线性变化，在达到极限强度点后呈现非弹性变化。
2. 极限强度：岩石的极限强度是指在岩石试样受到最大应力时发生破坏的强度。
通过三轴压缩试验可以确定岩石的极限强度，并用于评估其抗压能力。
3. 应力应变曲线：应力应变曲线是描述岩石在三轴压缩过程中应力和应变关系的图像。
从应力应变曲线中可以获得岩石的变形特性和性能参数，如弹性模量、刚度等。
4. 强度参数的影响因素：岩石的三轴压缩强度受到多种因素的影响，如岩石的物理性质、孔隙率、围压大小、岩石结构和温度等。
三轴压缩试验
三轴压缩试验
一、试验目的
同直剪
二、基本原理
根据摩尔-库仑强度理论，用3-4个试样，分别在不同的恒定围压下施加轴向压力，进行剪切直至破坏，从而确定土的抗剪强度指标c 、Ф。
三、试验方法
1. 不固结不排水剪试验（UU ）
2. 固结不排水剪试验（CU ）
3. 固结排水剪试验（CD ）
四、仪器设备
1. 静力三轴仪
2. 附属设备：饱和器、切土器、承膜筒、对开模等
3. 橡皮膜。
五、操作步骤（UU ）
1. 仪器检查
（1） 孔隙水压力量测系统内的气泡应完全排除。
（2） 保证各管路畅通。
（3） 检查橡皮膜是否有破损。
2. 对压力室底座充水，在底座上放置不透水板、并依次放置试样、不透水板及加压冒。
3. 通过承膜筒将橡皮膜套在试样上，并扎紧两端。
4. 装上压力室外罩，并将压力室充满水。
5. 施加设计围压。
6. 按照剪切应变速率0.5-1.0%/min 对试样进行剪切至破坏，一般应变达到15%停止试验。
六、数据处理
1. 以132σσ+为圆心，132
σσ-为半径，在τσ-应力平面上绘制应力圆。
2.绘制不同围压下应力圆的公切线，该切线倾角为内摩擦角ϕ，与纵轴的截距为粘聚力c 。
三轴压缩实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除三轴压缩实验报告篇一：三轴试验报告静力三轴试验报告——静力三轴压缩试验1.概述：静力三轴压缩试验是试样在某一固定周围压力下，逐渐增大轴向压力，直至试样破坏的一种抗剪强度试验，是以摩尔-库伦强度理论为依据而设计的三轴向加压的剪力试验。
2.试验方法：根据土样固结排水条件和剪切时的排水条件，三轴试验可分为不固结不排水剪试验（uu）、固结不排水剪试验（cu）、固结排水剪试验（cD）等。
本试验采用固结排水试验方法。
3.仪器设备：静力三轴仪。
由以下几个部分组成：三轴压力室、轴向加荷系统、轴向压力量测系统、周围压力稳压系统、孔隙水压力测量系统、轴向变形量测系统、反压力体变系统、计算机数据采集和处理系统Tgwin程序。
附属设备：击实筒、承膜筒和砂样植被模筒、天平、橡胶模、橡皮筋、透水石、滤纸等。
4.试验材料：本试验材料为Iso标准砂，测得该材料最大干密度为?dmax=1.724g/cm3，最小干密度为?dmin=1.429g/cm3。
5.成样方法：试样高度为h=80mm，直径为d=39.1mm，体积可算得为V=96.1cm3，本试验采用初始成样相对密实度为Dr=50%。
先根据公式Dr??dmax(?d??dmin)反算?d(?dmax??dmin)出?d=1.562g/cm3，则可求出制备三轴试样所需的干砂的总质量m=153g。
本试验采用干装法，将取好的干砂4等分，每份38.25g，均匀搅拌后，先将承膜筒将试样安装到试验仪器上，然后直接在承膜筒中分4层压实到指定高度进行成样。
6.试验步骤及数据处理（1）成样方法按照上述步骤进行，成样之后降低排水管的高度，使排水管内水面高度低于试样中心高度约0.2m，关闭排水阀，这样在试样内部形成一定的负压，以便试样能够自立。
（2）安装压力室。
试样制备完毕后，安装压力室。
安装前应先将加载杆提起，以免在放置过程中碰到试样，安装好压力室后依次渐进拧紧螺丝，保持压力室各个方向均匀下降，避免地步产生较大的缝隙。
三轴压缩试验.
试样为圆柱形，高度与直径指标一般采用2~2.5。
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三轴压缩试验
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三轴压缩试验
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三轴压缩试验
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三轴压缩试验
应力特点： • 试样是轴对称应力状态
轴向力F
• 垂直应力z一般是大主应力1
• 侧向应力总是相等x=y，且 为中、小主应力2=3
水试样施加围压力1=2=3 • 剪切：施加应力差Δ1=1-3
y c
z c 1
x c
应力特点与试验方法
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三轴压缩试验
不固结不排水试验（UU试验） Unconsolidated Undrained Triaxial test (UU) 总应力抗剪强度指标： cu u （ cuu uu ） 固结不排水试验（CU试验） Consolidated Undrained Triaxial test (CU) 总应力抗剪强度指标：ccu cu 固结排水试验（CD试验） Consolidated Drained Triaxial test (CD) 总应力抗剪强度指标： cd d （c ）
试验类型与强度指标
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三轴压缩试验
单元体试验，试样内应力和应变相对均匀
应力状态和应力路径明确
排水条件清楚，可控制
破坏面不是人为固定的
设备操作复杂 现场无法试验 常规三轴试验不能反映2的影响
说明： 3＝0 即为无侧限抗压强度试验
常规三轴试验优缺点
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土的抗剪强度与地基承载力
三轴压缩试验
单位：石家庄铁道大学
主讲人：熊保林副教授
1
三轴压缩试验 三轴压缩试验是直接量测试样在不同恒定周围 压力下的抗压强度，然后利用莫尔-库仑破坏理论间 接推求土的抗剪强度。 三轴压缩仪是目前测定土抗剪强度较为完善的 仪器，三轴仪的压力室如图4-9所示。它是一个由金 属上盖、底座和透明有机玻璃圆筒组成的密闭容器。
三轴压缩试验
实验六 三 轴 压 缩 试 验一、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（即小主应力σ3）下，再施加轴向压力[即产生主应力差（σ1~σ3）]，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、实验方法：根据排水条件不同，本试验分为：1. 不固结不排水剪（UU ）：试验是在施加周围压力和增加轴向压力直至破坏过程中均不 允许试样排水。
本试验可以测得总抗剪强度参数u c 、u ϕ。
2. 固结不排水剪（CU 或CU ）：试验是试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在保持不排水的情况下, 增加轴向压力直至破坏。
本试验可以测得总抗剪强度参数cu c 、cu ϕ或有效抗剪强度参数c '、ϕ'和孔隙压力参数。
3. 固结排水剪（CD ）：试验是试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在允许试样充分排水的情况下, 增加轴向压力直至破坏。
本试验可以测得有效抗剪强度参数d c 、d ϕ和变形参数。
三、仪器设备1. 应变控制式三轴剪力仪：试样控制在一定的变形速率下完成剪切过程，并装有孔隙水压力的量测设备。
三轴仪的基本构造可分为试样压力室、轴向加压装置、周围压力的恒压设备、真空抽气饱和设备、试样体积变化的量测部分和孔隙水压力测量装置等构成；2.旋转式的切土器；3.承膜筒；4.橡皮膜（厚度在0.2mm左右不透水橡皮膜）；5.其他：钢丝锯、切土刀、烘箱、称量盒、干燥器、天平、滤纸、游标卡尺、止水橡皮圈以及活络扳手等工具。
四、不固结不排水剪切试验的操作步骤1．制备三个以上圆柱形试样（原状或人工）。
将人工制备的扰动土或原状土的土样毛坯应大于试样的直径和高度，小心地放在旋转式的切土器内，用钢丝锯或切土刀边转边削的切成所要求的圆柱形试样（试样直径为Ø 39.1mm、Ø 61.8mm 、和Ø101.0mm，高度为直径的二倍至二倍半），并同时测定其容重和代表性含水率。
三轴压缩试验原理
三轴压缩试验原理
三轴压缩试验是一种常用的土壤力学试验，用于研究土壤在压缩加载下的力学性质。
它可以提供土壤的压缩特性参数，如压缩模量、压缩系数等，对土壤的工程性质和行为有重要的指导意义。
三轴压缩试验的原理是将土壤样品置于一个密封的试验装置中，施加压力使其受到均匀的压缩。
这个装置有三个轴向：竖向轴向、水平轴向和径向轴向。
竖向轴向施加垂直于土壤样品顶面的压力，水平轴向施加与土壤样品顶面平行的压力，而径向轴向则施加径向压力。
在试验开始之前，需要根据土壤的特性和试验要求来选择合适的轴向应力水平。
然后，在施加轴向压力的同时，还需要施加水平和径向围压力来保持土壤样品的水平和径向约束。
通过改变轴向应力和围压力的大小，可以模拟不同的实际地下应力状态。
在试验过程中，可以通过测量土壤样品的变形和应力来获得其力学性质。
一般来说，使用变形计和应变计来测量土壤的变形和应力。
变形计可以测量土壤样品的竖向和水平变形，应变计则可以测量土壤样品的应力应变关系。
通过对三轴压缩试验的分析，可以得到土壤的压缩模量、压缩系数、剪切强度等力学参数。
这些参数对土壤的工程设计和施工有重要意义。
此外，通过三轴压缩试验，还可以研究土壤的孔隙结构、渗透性等性质，为土壤的水文特性和环境工程提供参考。
压缩强度极限三轴
压缩强度极限三轴一、引言压缩强度是指材料在受到压力作用下的抵抗能力，是材料力学性能的重要指标之一。
而三轴压缩试验是评价材料压缩强度的一种常用方法，通过对试样施加三个相互垂直的压力来模拟实际应力状态，从而得出材料在三个方向上的压缩强度。
二、三轴压缩试验原理三轴压缩试验是将样品置于一个密闭容器中，容器内充满了液体或气体，通过外部施加压力使样品受到三个互相垂直的方向上的均匀挤压。
由于液体或气体具有较小的体积变形和较大的流动性，在试验时可以保证施加在样品上的应力分布均匀。
三、三轴压缩试验步骤1. 制备试样：根据不同标准和要求制备合适尺寸和形状的试样。
2. 安装：将试样放入密闭容器中，并连接好电子设备以便监测数据。
3. 施加荷载：在容器内充满液体或气体后，通过外部施加压力使样品受到三个互相垂直的方向上的均匀挤压。
4. 监测数据：在试验过程中，需要不断监测试样的应力、应变等数据，并记录下来。
5. 分析结果：根据得到的数据进行分析，得出材料在三个方向上的压四、三轴压缩试验的优点1. 可以模拟实际应力状态，能够更准确地评价材料在三个方向上的强度。
2. 试验过程中液体或气体具有较小的体积变形和较大的流动性，可以保证施加在样品上的应力分布均匀。
3. 试验过程中可以对样品进行实时监测，能够得到更精确的数据。
五、三轴压缩试验存在的问题1. 设备成本高：三轴压缩试验设备价格相对较高，不同规格和型号价格差异也很大。
2. 试验周期长：由于液体或气体具有较小的体积变形和较大的流动性，在进行三轴压缩试验时需要保持一定时间以保证施加在样品上的应力分布均匀，因此试验周期相对较长。
3. 试样制备难度大：为了保证试验的准确性，需要制备合适尺寸和形状的试样，而这需要一定的技术和经验。
六、三轴压缩试验中的压缩强度极限材料在受到压力作用下会出现塑性变形和破坏，其压缩强度极限即为材料能够承受的最大压力。
在三轴压缩试验中，通过不断增加施加在样品上的压力，可以得到材料在三个方向上的压缩强度极限。
三轴压缩实验
实验四 三轴压缩实验（实验性质：综合性实验）一、概述1910年摩尔（Mohr ）提出材料的破坏是剪切破坏，并指出在破坏面上的剪应力τ是为该面上法向应力σ的函数，即()f f τσ=这个函数在f τσ-坐标中是一条曲线，称为摩尔包线，如图4-1实线所示。
摩尔包线表示材料受到不同应力作用达到极限状态时，滑动面上法向应力σ与剪应力f τ的关系。
土的摩尔包线通常可以近似地用直线表示，如图4-1虚线所示，该直线方程就是库仑定律所表示的方程（c tg τσϕ=+）。
由库仑公式表示摩尔包线的土体强度理论可称为摩尔－库仑强度理论。
图4-1 摩尔包线当土体中任意一点在某一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，就发生剪切破坏，该点也即处于极限平衡状态。
根据材料力学，设某一土体单元上作用着的大、小主应力分别为1σ和3σ，则在土体内与大主应力1σ作用面成任意角α的平面a a -上的正应力σ和剪应力τ，可用τσ-坐标系中直径为13()σσ-的摩尔应力圆上的一点（逆时针旋转2α,如图4-2中之A 点）的坐标大小来表示，即13131311()()cos 2221()sin 22σσσσσατσσα=++-=-将抗剪强度包线与摩尔应力画在同一张坐标纸上，如图4-3所示。
它们之间的关系可以有三种情况：①整个摩尔应力圆位于抗剪强度包线的下方（圆Ⅰ），说明通过该点的任意平面上的剪应力都小于土的抗剪强度，因此不会发生剪切破坏；②摩尔压力圆与抗剪强度包线相割（圆Ⅲ），表明该点某些平面上的剪应力已超过了土的抗剪强度，事实上该应力圆所代表的应力状态是不存在的；③摩尔应力圆与抗剪强度包线相切（圆Ⅱ），切点为A 点，说明在A 点所代表的平面上，剪应力正好等于土的抗剪强度，即该点处于极限平衡状态，圆Ⅱ称为极限应力圆。
图4-2 用摩尔圆表示的土体中任意点的应力 图4-3 摩尔圆与抗剪强度包线之间的关系三轴压缩实验（亦称三轴剪切实验）是以摩尔－库仑强度理论为依据而设计的三轴向加压的剪力试验，试样在某一固定周围压力3σ下，逐渐增大轴向压力1σ，直至试样破坏，据此可作出一个极限应力圆。
三轴压缩试验
用于地质测量等领域的试验
01 原理
03 仪器设备
目录
02 方法 04 步骤
三轴压缩试验是指有侧限压缩和剪力试验。使用的仪器为三轴剪力仪（亦称三轴压缩仪）。三轴剪力仪的核 心部分是三轴压力室，并配备有轴压系统、侧压系统和孔隙水压力测读系统等。试验用的土样为圆柱形，其高度 与直径之比为2〜2.5。试样用薄橡皮膜包裹，使土样的孔隙水与膜外液体（水）完全隔开。在给定的三轴压力室 周围压力作用下，不断加大轴向附加压力，直至试样被剪破按莫尔强度理论计算剪破面上的法向应力与极限剪切 应力。三轴剪切试验结果可以确定土壤的抗剪强度指标内摩擦角和黏结力。与直剪试验比较，三轴试样中的应力 分布比较均匀，可供在复杂应力条件下研究土壤的抗剪强度特性。由于能准确测定土样孔隙水压力的变化，因此 能定量获取土壤中有效应力的变化状况。但土样的制备工作比较烦琐，易受扰动。另外，常用的三轴剪切仪的实 际中主应力等于小主应力，将其成果应用到平面变形或三向应力状态的研究中会有所不符。
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。
若由活塞杆所施加的试样破坏时的压力强度为（偏应力），小主应力是周围压力，中主应力和相等。则由一 个试样所得的和，可以绘制一个极限应力圆。对同一种土，另取几个试样，改变围压，试样剪坏时所加的轴压力 也会改变，从而又可绘制另几个极限应力圆。这样，在不同周围压力下试验，就可得到一组（最少三个试样）极 限应力圆。作这些应力圆的公切线，便是土的抗剪强度包线，由此包线可求得抗剪强度指标和c。
(3)试样安装：将压力室底座的透水石与管路系统以及孔隙水测定装置充水并放上一张滤纸，然后再将套上 乳胶膜的试样放在压力室的底座上，最后装上压力筒，并拧紧密封螺帽，同时使传压活塞与土样帽接触。
三轴压缩试验
σ3
σ1=σ3+△σ
45°+φ/2
σ3
σ3
σ3
σ3
σ3
a
σ1
b
图3-9 三轴剪切试验原理
a 试件受周围压力； b 破坏时试件上的主应力
强度包线
内摩擦角
粘聚力
C 莫尔破坏包线
根据排水条件和是否固结,三轴压缩试验可有 以下三种类型：
1 不固结不排水试验 试样在施加周围压力和随后施加竖向压力 直至剪切破坏的整个过程中部不允许排水,试 验自始至终关闭排水阀门。这种方法适用于 实际工程中饱和软粘土快速加荷时的应力状 况。
目前,较为完善的一种方法是三轴压缩试验。
三轴压缩试验优点：
①试验中能严格控制试样排水条件,
受力状态明确。 ②试验中可以控制大小主应力,剪切 3
面不固定,能准确地测定土的孔隙压
力和体积变化。
3
△ 3
3 3
3 △
三轴压缩试验
一、三轴试验的基本原理 二、试验目的与意义 三、试验设备与材料 四、常规三轴试验的主要步骤 五、试验结果的整理与表达 六、绘图 七、思考题
二、试验目的与意义
测定土的抗剪强度,提供计算地基强度和稳定使 用的土的强度指标内摩擦角φ和内聚力c。
三、试验设备与材料
1．三轴压缩议：应变控制式,由周围压力系统、反压力系统、 孔隙水压力量测系统和主机组成。
2．附属设备：包括击实器、饱和器、切土器、分样器、切土 盘、承膜筒和对开圆模等。
3．天平：称量200 g,感量0.01 g；称量1000 g,感量 0.1 g。
土的三轴压缩试验
岩土工程实验室 张新敏
土的抗剪强度是指土体抵抗破坏的极限能力。在土 坡稳定、地基承载力及土压力等计算中,土的抗剪强 度是个很重要的指标。
三轴压缩试验
中文名称：三轴压缩试验英文名称：triaxial compression test定义：遵循技术程序，用3—4个圆柱形试样,分别在不同的围压(即小主应力σ3)下，施加轴向压力(即主应力差σ1－σ3)直至试样破坏，计算抗剪强度参数(黏聚力，内摩擦角)的技术操作。
应用学科：水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科）；土力学（水利）（三级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布三轴压缩试验示意图三轴压缩试验三轴压缩试验是测定土抗剪强度的一种较为完善的方法。
三轴压缩仪由压力室、轴向加荷系统、施加周围压力系统、孔隙水压力量测系统等组成。
常规试验方法的主要步骤如下：将土切成圆柱体套在橡胶膜内，放在密封的压力室中，然后向压力室内压入水，使试件在各个方向受到周围压力，并使液压在整个试验过程中保持不变，这时试件内各向的三个主应力都相等，因此不发生剪应力。
然后再通过传力杆对试件施加竖向压力，这样，竖向主应力就大于水平向主应力，当水平向主应力保持不变，而竖向主应力逐渐增大时，试件终于受剪而破坏。
设剪切破坏时由传力杆加在试件上的竖向压应力为Δσ1，则试件上的大主应力为σ1=σ3+Δσ1，而小主应力为σ3，以(σ1-σ3)为直径可画出一个极限应力圆，如图中的圆I，用同一种土样的若干个试件(三个上)按以上所述方法分别进行试验，每个试件施加不同的周围压力σ3，可分别得出剪切破坏时的大主应力σ1，将这些结果绘成一组极限应力圆，如图中的圆Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。
由于这些试件都剪切至破坏，根据莫尔-库伦理论，作一组极限应力圆的公共切线，即为土的抗剪强度包线，通常可近似取为一条直线，该直线与横坐标的夹角即为土的内摩擦角ψ，直线与纵坐标的截距即为土的内聚力c。
对应于直接剪切试验的快剪、固结快剪和慢剪试验，三轴压缩试验按剪切前的固结程度和剪切时的排水条件，分为以下三种试验方法：（1）不固结不排水试验试样在施加周围压力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水，试验自始至终关闭排水阀门。
三轴压缩试验
三轴压缩试验一、实验目的三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。
二、实验原理土的抗剪强度是土体抵抗破坏的极限能力，即土体在各向主应力的作用下，在某一应力面上的剪应力(τ)与法向应力(σ)之比达到某一比值，土体就将沿该面发生剪切破坏。
常规的三轴压缩实验是取4个圆柱体试样，分别在其四周施加不同的周围压力(即小主应力)σ3，随后逐渐增加轴向压力(即大主应力)σ1直至破坏为止。
根据破坏时的大主应力与小主应力分别绘制莫尔圆，莫尔圆的切线就是剪应力与法向应力的关系曲线。
三、试验方法三轴压缩实验适用于测定粘性土和砂性土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数，可分为不固结不排水剪实验(UU)；固结不排水剪实验(CU)和固结排水剪实验(CD)。
(1) 不固结不排水剪实验(UU)是在施加周围压力和增加轴向压力直至破坏过程中均不允许试验排水。
本试验可以测得总抗剪强度参数cu、u。
(2) 固结不排水剪实验(CU)是试样先在某一周围压力下排水固结，然后在保持不排水的情况下，增加轴向压力直至破坏。
本试验可以测得总抗剪强度参数、有效抗剪强度参数和孔隙压力系数。
(3) 固结排水剪实验(CD)是试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在允许试样充分排水的情况下增加轴向压力直到破坏，本试验可以测得有效抗剪强度参数和变形参数。
四、试验仪器1、SJ-1A.G三轴仪：三轴压力测控柜(包括周围压力系统、孔隙压力系统、反压压力系统、体变测管和三轴试验机电机控制单元)、压力室和试验机(包括变速箱、三相异步电机、压力机(立柱和横梁)、手轮、机架和测力计)等。
2、其它：击实器、饱和器、对开膜、承膜筒、橡皮膜、削土刀、滤纸、透水石、烘箱、电阻炉等五、试验内容本课程主要内容是独立完成一个重塑粘土的固结不排水剪实验(CU)，完成试验报告。
制备干密度约为1.75g/cm3，含水率为18%的粘土试样，在围压分别为50kPa、100kPa、150kPa、200kPa下进行固结不排水剪试验。
三轴压缩试验原理
三轴压缩试验原理
三轴压缩试验是一种常用的土体力学试验方法，用于研究土壤在压缩应力作用下的变形特性。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 应力加载：将土样放置在三轴压缩试验仪的试验室中，施加垂直于土体轴向的压缩应力。
通常使用液压系统施加均匀的压力，使土样受到的应力保持均匀。
2. 土体变形：受到压缩应力的作用，土样会发生各向同性的压缩变形。
土体内部的颗粒之间会发生重新排列和变形，导致土样整体体积缩小，同时孔隙水位上升。
3. 应力应变关系：通过在试验中测量不同应力水平下土样的变形量，可以建立应力应变关系曲线。
这使得研究者可以分析土体的压缩性质，确定其压缩模量和压缩指数等参数。
4. 压缩指数：压缩指数是描述土体在受压缩应力下体积变化的指标。
它定义为单位应力增加导致的土样体积变化与初始体积之比，用来反映土体的可压缩性。
5. 应力路径：在三轴压缩试验中，可以通过调节施加的压力大小和速率，改变土样的应力路径。
这样可以模拟不同的工程应力状态，研究土体在不同条件下的变形行为。
总之，三轴压缩试验通过施加均匀的压缩应力，研究土体的压缩变形特性和力学行为，为土壤工程设计和岩土工程研究提供了必要的实验数据和理论基础。
土的三轴压缩试验
土的三轴压缩试验三轴压缩试验主要是用来测定土的抗剪强度，土的抗剪强度是土的一个重要力学性质，在计算地基承载力，评价地基稳定性，以及计算挡土墙的土压力时都要用到土的抗剪强度指标，因此正确的测定土的抗剪强度在工程上有非常重要的意义试验原理：三轴压缩试验最常用的是把土削成圆柱体，放到压力室内十三、三轴压缩试验提示：双击自动滚屏（一）试验目的三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。
对堤坝填方、路堑、岸坡等是否稳定，挡土墙和建筑物地基是否能承受一定的荷载，都与土的抗剪强度有密切的关系。
（二）试验原理土的抗剪强度是土体抵抗破坏的极限能力，即土体在各向主应力的作用下，在某一应力面上的剪应力（τ）与法向应力（σ）之比达到某一比值，土体就将沿该面发生剪切破坏。
常规的三轴压缩试验是取4个圆柱体试样，分别在其四周施加不同的周围压力（即小主应力）σ3，随后逐渐增加轴向压力（即大主应力）σ1直至破坏为止。
根据破坏时的大主应力与小主应力分别绘制莫尔圆，莫尔圆的切线就是剪应力与法向应力的关系曲线。
三轴压缩试验适用于测定粘性土和砂性土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数，可分为不固结不排水试验（uu）；固结不排水试验（）和固结排水试验（CD）。
（三）试验设备1．三轴仪：包括轴向加压系统、压力室、周围压力系统、孔隙压力测量系统和试样变形量测系统等。
2．其它：击样器、饱和器、切土盘、分样器、承膜筒等。
（四）试验步骤1．切取土样：先用钢丝锯或切土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱，放在切土架上，用钢丝锯或切土刀紧靠侧板，由上往下细心切削，边切削边转动圆盘，按规定的高度将两端削平、称量；并取余土测定试样的含水率。
2．试样饱和：试样有抽气饱和、水头饱和及反压力饱和三种方法，最常用的是抽气饱和。
即将试样装入饱和器内，放入真空缸内，与抽气机接通，开动抽气机，连续真空抽气2～4h，然后停止抽气，静止12h左右即可。
3．试样安装：将压力室底座的透水石与管路系统以及孔隙水测定装置充水并放上一张滤纸，然后再将套上乳胶膜的试样放在压力室的底座上，最后装上压力筒，并拧紧密封螺帽，同时使传压活塞与土样帽接触。
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三轴压缩试验
一、试验目的
测定土的抗剪强度，提供计算地基强度和稳定使用的土的强度指标内摩擦角 和内聚力c。
二、试验方法
一般有不固结不排水试验（UU）、固结不排水试验（CU）和固结排水试验（CD）。
三、仪器设备
1．三轴压缩议：应变控制式，由周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测系统和主机组成。
2．附属设备：包括击实器、饱和器、切土器、分样器、切土盘、承膜筒和对开圆模。
3．天平：称量200 g，感量0.01 g；称量1000 g，感量0.1 g。
4．橡皮膜：应具有弹性，厚度应小于橡皮膜直径的1／100，不得有漏气孔。
四、试样制备
（1）本试验需要3～4个试样，分别在不同周围压力下进行试验。
（2）试样尺寸：最小直径为φ35 mm，最大直径为φ101 mm，试样高度宜为试样直径的2～2.5倍。
对于有裂缝、软弱面和构造面的试样，试样直径宜大于60 mm。
（3）原状试样制备，应将土切成圆柱形试样，试样两端应平整并垂直于试样轴，当试样侧面或端部有小石子或凹坑时，允许用削下的余土修整，试样切削时应避免扰动，并取余土测定试样的含水量。
（4）扰动试样制备，应根据预定的干密度和含水量，在击实器内分层击实，粉质土宜为3～5层，粘质土宜为5～8层，各层土料数量应相等，各层接触面应刨毛。
（5）对于砂性土应先在压力室底座．全依次放上不透水板，橡皮膜和对开圆膜。
将砂料填入对开圆膜内，分3层按预定干密度击实。
当制备饱和试样时，在对开圆膜内注入纯水至1／3高度，将煮沸的砂料分3层填入，达到预定高度。
放上不透水板、试样帽，扎紧橡皮膜。
对试样内部施加5 kPa负压力使试样能站立，折除对开圆膜。
（6）对制备好的试样，应量测其直径和高度。
试样的平均直径应按下式计算：
式中D l，D2，D3分别为试样上、中、下部位的直径。
五、三轴试验操作步聚
1、试样的安装步骤：
2、试样排水固结步骤：
施加周围压力；开孔隙水压力阀，测定孔隙水压力。
开排水阀。
当需测定排水过程时，测记排水管水面及孔隙水压力值，直至孔隙水压力消散95％以上。
固结完成后，关排水阀，测记排水管读数和孔隙水压力读数。
3、试样剪切步骤：
关孔隙水压力阀，微调压力机升降台，使活塞与试样接触，此时轴向变形百分表的变化值为试样固结时的高度变化。
将轴向测力计、轴向变形百分表及孔隙水压力读数均调整至零。
选择剪切应变速率，进行剪切。
粘质土每分钟应变为0.05%～0.1％；粉质土每分钟应变为0.1%～0.5％。
测记轴向压力、孔隙水压力和轴向变形。
试验结束，关电动机和各阀门，开排气阀，排除压力室内的水，拆除试样，描述试样破坏形状。
称试样质量并测定含水量。
1.不固结不排水试验
（1）剪切应变速率宜为每分钟应变0.5%～1.0％。
（2）启动电动机，开始剪切。
试样每产生0.3%～0.4％的轴向应变，测记一次测力计读数和轴向变形值。
当轴向应变大于3％，每隔0.7%～0.8％的应变值测记一次读数。
（3）当测力计读数出现峰值时，剪切应继续进行，超过5%的轴向应变为止。
当测力计读数无峰值时，剪切进行到轴向应变为15%～20%。
（4）试验结束，关电动机，关周围压力阀，开排气阀，排除压力室内的水，拆除试样，描述试样破坏形状。
称试样质量，并测定含水量。
2.固结不排水试验
试样排水固结按下列步骤进行：
（1）开孔隙水压力阀，测定孔隙水压力。
开排水阀。
当需测定排水过程时，测记排水管水面及孔隙水压力值，直至孔隙水压力消散95%以上。
固结完成后，关排水阀，测定排水管读数和孔隙水压力读数。
（2）微调压力机升降台，使活塞与试样接触，此时轴向变形百分表的变化值为试样固结时的高度变化。
剪切试样按下列步骤进行：
（1）将轴向测力计、轴向变形百分表及孔隙水压力读数均调整至零民。
（2）选择剪切应变速率，进行剪切。
粘质土每分钟应变为0.05%～0.1%；粉质土每分钟应变0.1%～0.5%。
（3）测记轴向压力、孔隙水压力和轴向变形。
（4）试验结束，关电动机和各阀门，开排气阀，排除压力室内的水，拆除试样，描述试样破坏形状。
称试样质量并测定含水量。
3.固结排水试验
试样的安装、固结和剪切，与固结不排水试验的相应步骤相同，但在剪切过程中应打开排水阀，剪切速率采用每分钟应变0.003％～0.012％。
六、数据整理与分析
1．不固结不排水试验
（1）轴向应变应按下式计算：
式中 为轴向应变值，％；△h i为剪力过程中的高度变化，mm；h0为试样起始高度，mm。
（2）试样面积的校正，应按下式计算：
式中A a为试样的校正断面积，cm2；A0为试样的初始断面积，cm2。
（3）主应力差应按下式计算：
式中σ1为大主应力，kPa；σ3为小主应力，kPa；C为测力计率定系数，N／0.0l mm 或N／mV； R为测力计读数0.01 mm或mV； 10为单位换算系数。
（4）以（σ1－σ3）的峰值为破坏点，无峰值时，取15％轴向应变时的主应力差值作为破坏点。
以法向应力为横坐标，剪应力为纵坐标，在横坐标上以（σ1f+σ3f）/2为圆心，（σ1f－σ3f）/2为半径（f注脚表示破坏），在τ-σ应力平面图上绘制破损应力圆，并绘制不同周围压力下破损应力圆的包线，由破损应力圆的包线求出不排水强度参数c，ϕ，下图所示。
不固结不排水剪强度包线
2．固结不排水试验
（1）按下式计算试样固结后的高度：
式中h c为试样固结后的高度，cm；△V为试样固结后与固结前的体积变化，cm3。
（2）试样固结后的面积，按下式计算：
式中A c为试样固结后的断面积，cm2。
（3）剪切时试样的校正面积，按下式计算。
（4）主应力差与不固结不排水试验计算方法相同。
（5）孔隙水压力系数，按下列公式计算：
初始孔隙水压力系数
式中B为初始孔隙水压力系数；u0为施加周围压力产生的孔隙水压力，kPa。
破坏时孔隙水压力系数
式中A f为破坏时的孔隙水压力系数；u f为试样破坏时，主应力差产生的孔隙水压力，kPa。
（6）绘制破损应力圆并确定摩擦角和粘聚力，如下图所示。
固结不排水剪强度包线
3．固结排水试验
剪切时试样的校正面积，应按下式计算：
式中为剪切过程中试样的体积变化，cm3；为剪切过程中试样的高度变
化，cm。
其余如试样固结后的高度、面积，主应力差等按固结不排水试验的相应公式计算。
绘制破损应力圆并确定摩擦角和粘聚力，如下图所示。
固结排水剪强度包线。