三轴试验

试验条件与现场条件 的对应关系
固结排水试验
2 1
固结不排水试验
层固结后， 在1层固结后，快速施工 层 层固结后 快速施工2层
不固结不排水试验 粘土地基上的分层慢 速填方 软土地基上的快速填方
常规三轴试验优缺点
单元体试验， 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， 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σ 常规三轴试验不能反映σ2的影响
4.3.2
横梁
力
百分表
量力环
量 水 管
试 样
量
力σ
二、试验方法： 试验方法：
三轴剪切试验可分为不固结不排水试验（UU）、固结 三轴剪切试验可分为不固结不排水试验（UU）、固结 ）、 不排水试验（CU） 不排水试验（CU）以及固结排水剪 试验（CD）。 试验（CD）。 不固结不排水试验： 1、不固结不排水试验：试件在周围压力和轴向压力下直 至破坏的全过程中均不允许排水， 至破坏的全过程中均不允许排水， 土样从开始加载至试 样剪坏，土中的含水率始终保持不变， 样剪坏，土中的含水率始终保持不变，可测得总抗剪强度 指标c 指标c 和φ ； 固结不排水试验： 2、固结不排水试验：试样先在周围压力下让土体排水固 待固结稳定后， 结，待固结稳定后，再在不排水 条件下施加轴向压力直 至破坏， 至破坏，可同时测定总抗剪强度指标 和 或有效抗剪强度 和及孔隙水压力系数； 指标 和及孔隙水压力系数； 固结排水剪试验：试样先在周围压力下排水固结， 3、固结排水剪试验：试样先在周围压力下排水固结，然 轴向压力直至破坏， 后允许在充分排水的条件下增加 轴向压力直至破坏，可 测得总抗剪强度指标和 。
2.固结不排水试验 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。
说步骤：
关孔隙水压力阀，微调压力机升降台，使活塞与试样接触， 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。 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、 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 选择剪切应变速率，进行剪切。 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 ％；粉质土每分钟应变为 ～ ％；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， 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。 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
应力特点与试验方法
横梁
常用试验类型
类型 施加 σ 施加 σ σ 量测
百分表
量力环
量 水 管
试 样
量测
力 力
力σ
破坏偏差应力取值方法
σ 1 -σ 3
( σ1 - σ3 ) f ( σ1 - σ3 ) f
密砂
取曲线的最大偏差应力值 作为( 作为(σ1-σ3)f 取规定的轴向应变值（ 取规定的轴向应变值（通 15%） 常15%）所相应的偏差应 力作为( 力作为(σ1-σ3)f 以最大有效主应力比 ((σ′1/σ′3)max处的偏差应 ((σ′ 力值作为( 力值作为(σ1-σ3)f
试验10、三轴试验
一.试验目的： 试验目的：
三轴剪切试验是测定土体抗剪强度的一种方 通常用3 个圆柱形试样， 法，通常用3～4个圆柱形试样，分别在不同 的恒 定围压力下（即小主应力σ3 施加轴向压力（ σ3） 定围压力下（即小主应力σ3）施加轴向压力（即 主应力差σ1 σ3）进行剪切直至破坏， σ1－ 主应力差σ1－σ3）进行剪切直至破坏， 然后根 据摩尔—库仑理论 求得土的抗剪强度参数c 库仑理论， 据摩尔 库仑理论，求得土的抗剪强度参数c、φ 同时， 值。同时，试验过程中若测得了孔隙 水压力还可 以得到土体的有效抗剪强度指标c′ φ′和孔隙 c′、 以得到土体的有效抗剪强度指标c′、φ′和孔隙 水压力系数等。 水压力系数等。
剪切试样按下列步骤进行： 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 ）将轴向测力计、 水压力读数均调整至零民。 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 ）选择剪切应变速率，进行剪切。 每分钟应变为0.05%～0.1%；粉质土每分钟应变 每分钟应变为 ～ ； 0.1%～0.5%。 ～ 。 （3）测记轴向压力、孔隙水压力和轴向变形。 ）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 ）试验结束，关电动机和各阀门， 排除压力室内的水，拆除试样， 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。 坏形状。称试样质量并测定含水量。
3.固结排水试验 3.固结排水试验
试样的安装、固结和剪切， 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， 相应步骤相同，但在剪切过程中应打开排水阀， 0.003％～0.012％。 ％～0.012 剪切速率采用每分钟应变 0.003％～0.012％。
土的抗剪强度指标随试验方法、排水条件的不同而异， 土的抗剪强度指标随试验方法、排水条件的不同而异，对于 具体工程问题， 具体工程问题，应该尽可能根据现场条件决定采用实验室的试验 方法， 方法，以获得合适的抗剪强度指标 试验方法 不排水剪或 快剪（UU） 快剪（ ） 排水剪或慢 剪（CD） ） 固结不排水 剪或固结快 剪（CU） ） 适用条件 地基土的透水性和排水条件不良， 地基土的透水性和排水条件不良，建筑物施 工速度较快 地基土的透水性好，排水条件较佳， 地基土的透水性好，排水条件较佳，建筑物 加荷速率较慢 建筑物竣工以后较久，荷载又突然增大， 建筑物竣工以后较久，荷载又突然增大，或 地基条件等介于上述两种情况之间
破坏后的试样
1.不固结不排水试验 不固结不排水试验 （1）剪切应变速率宜为每分钟应变0.5%～ 剪切应变速率宜为每分钟应变0.5%～ 0.5% 1.0％。 1.0％。 启动电动机，开始剪切。 （2）启动电动机，开始剪切。试样每产生 0.3%～0.4％的轴向应变， 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%～ 每隔0.7% 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。 0.8％的应变值测记一次读数。 当测力计读数出现峰值时， （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 进行，超过5%的轴向应变为止。 5%的轴向应变为止 峰值时，剪切进行到轴向应变为15% 20%。 15%～ 峰值时，剪切进行到轴向应变为15%～20%。 试验结束，关电动机，关周围压力阀， （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， 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。 试样破坏形状。称试样质量，并测定含水量。
松砂
15%
ε1
三轴试验确定土的强度包线
σ1 - σ3 ( σ1 - σ3 ) f
σ3=500kPa σ3=300kPa σ3=100kPa
τ
强度包线
φ
c O
σ3
σ1f
σ
15%
ε1
由不同围压σ 的三轴试验，得到破坏时相应的（ 由不同围压σ3的三轴试验，得到破坏时相应的（σ1-σ3)f 分别绘制破坏状态的莫尔应力圆， 分别绘制破坏状态的莫尔应力圆，其公切线即为强度包 可得强度指标c 线，可得强度指标c与φ
仪器设备
试样安装步骤
检查压力管线
安装透水石
连接管线
土样装入压力室
安装轴向位移传感器
试样排水固结步骤： 试样排水固结步骤：
施加周围压力
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， 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。 测记排水管水面及孔隙水压力值，直至孔隙水压力消散 ％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。 结完成后，关排水阀，测记排水管读数和孔隙水压力读数。