1. 土的变形特性(一)
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橡皮膜 压力水
试验基本步骤: 1.饱和 2.装样（包括透水石、侧向滤纸条、橡皮膜 ） 3.施加周围压力（水压或气压） △σ σ3 4.施加竖向压力
σ3 σ3 σ3
应力状态
σ3 σ3 △σ
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对饱和土，试样中的排水量即为试样压缩体积。 试样体积应变、轴向应变、径向应变：
∆V εv = V0
由σz、σθ、τzθ可组合成大、小主应力σ1、σ3
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平面应变仪
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三、真三轴试验
仪器设备：压力室，加压系统，量测系统等组成。 土样：立方体试样，如7cm×7cm×7cm。 应力状态：σ1＞σ2＞σ3 应变状态：ε1＞ ε2 ＞ ε3 测出ε1、ε2 、ε3及排水体积即体积应变εv 加荷形式： （1）三个方向全为刚性板加载。受压变形均匀，但荷载板 相互挤碰，摩擦力大。 （2）σ1方向为刚性板加载，另二方向柔性加载（气压 或液压）。应力基本均匀，柔性荷载面非平面且交 接处复杂。 （3）σ3方向为柔性加载，另二方向刚性板加载。介于 （1）、（2）之间。
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真三轴仪
（a）仪器结构； （b）加荷与变形
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美国GCTS SPAX-2000静动真三轴仪
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四、空心圆柱扭剪试验
仪器设备：压力室，加压系统，量测系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ组成 土样：空心圆柱体试样
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同济大学 李镜培
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可以施加的荷载： 径向内压力σr1 ，径向外压力σr2 ，竖向压力σz ， 环向扭剪应力τzθ。
土体变形试验简介
三轴仪应力变形试验 平面应变试验 真三轴试验 空心圆柱扭剪试验
同济大学 李镜培
一、三轴仪应力变形试验
仪器设备：压力室，加压系统，量测系统等组成。
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三 轴 压 缩 仪
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常规三轴仪简图 轴向加压杆 顶帽 有机玻璃罩
试样
压力室 透水石 排水管 阀门
量测体变或孔压
∆L εa = L0
εr =
εv − εa
2
V0--试样初始体积 L0--试样初始高度
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二、平面应变试验
仪器设备：压力室，加压系统，量测系统等组成。 土样：长方体试样，常用7cm×7cm×3.5cm。 应力状态：σ1＞σ2＞σ3 应变状态：中主应变ε2=0，ε1＞ ε3 测出ε1、排水体积即体积应变εv，则ε3=εv-ε1
扭剪仪
（a）空心圆柱试样； （b）扭剪仪结构
试样受力状态
（a）单元体应力； （b）环向应力
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环向应力σθ 可由内外径向压力的水平向合力平衡推算：
σθ =
σ r 2 d 2 − σ r1d1
d 2 − d1
d2--试样外径 d1--试样内径
平均径向应力σr通常为中主应力σ2
σr =
1 (σ r1 + σ r 2 ) 2
橡皮膜 压力水
试验基本步骤: 1.饱和 2.装样（包括透水石、侧向滤纸条、橡皮膜 ） 3.施加周围压力（水压或气压） △σ σ3 4.施加竖向压力
σ3 σ3 σ3
应力状态
σ3 σ3 △σ
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对饱和土，试样中的排水量即为试样压缩体积。 试样体积应变、轴向应变、径向应变：
∆V εv = V0
由σz、σθ、τzθ可组合成大、小主应力σ1、σ3
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平面应变仪
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三、真三轴试验
仪器设备：压力室，加压系统，量测系统等组成。 土样：立方体试样，如7cm×7cm×7cm。 应力状态：σ1＞σ2＞σ3 应变状态：ε1＞ ε2 ＞ ε3 测出ε1、ε2 、ε3及排水体积即体积应变εv 加荷形式： （1）三个方向全为刚性板加载。受压变形均匀，但荷载板 相互挤碰，摩擦力大。 （2）σ1方向为刚性板加载，另二方向柔性加载（气压 或液压）。应力基本均匀，柔性荷载面非平面且交 接处复杂。 （3）σ3方向为柔性加载，另二方向刚性板加载。介于 （1）、（2）之间。
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真三轴仪
（a）仪器结构； （b）加荷与变形
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美国GCTS SPAX-2000静动真三轴仪
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四、空心圆柱扭剪试验
仪器设备：压力室，加压系统，量测系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ组成 土样：空心圆柱体试样
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同济大学 李镜培
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可以施加的荷载： 径向内压力σr1 ，径向外压力σr2 ，竖向压力σz ， 环向扭剪应力τzθ。
土体变形试验简介
三轴仪应力变形试验 平面应变试验 真三轴试验 空心圆柱扭剪试验
同济大学 李镜培
一、三轴仪应力变形试验
仪器设备：压力室，加压系统，量测系统等组成。
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三 轴 压 缩 仪
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常规三轴仪简图 轴向加压杆 顶帽 有机玻璃罩
试样
压力室 透水石 排水管 阀门
量测体变或孔压
∆L εa = L0
εr =
εv − εa
2
V0--试样初始体积 L0--试样初始高度
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二、平面应变试验
仪器设备：压力室，加压系统，量测系统等组成。 土样：长方体试样，常用7cm×7cm×3.5cm。 应力状态：σ1＞σ2＞σ3 应变状态：中主应变ε2=0，ε1＞ ε3 测出ε1、排水体积即体积应变εv，则ε3=εv-ε1
扭剪仪
（a）空心圆柱试样； （b）扭剪仪结构
试样受力状态
（a）单元体应力； （b）环向应力
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环向应力σθ 可由内外径向压力的水平向合力平衡推算：
σθ =
σ r 2 d 2 − σ r1d1
d 2 − d1
d2--试样外径 d1--试样内径
平均径向应力σr通常为中主应力σ2
σr =
1 (σ r1 + σ r 2 ) 2