三轴压缩试验
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求土壤之凝聚力及內摩擦角，作為擋土牆分析、邊坡 穩定分析及承載力計算之依據。
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(二)試驗說明
三軸壓力室的裝置，圖柱試體，包以不透水的橡皮膜， 置於可加液壓的密閉透明桶中 ( 用不變形的硬塑膠所做 ) 軸
向壓力經由一長棒，加於試體頂上的墊鈑上，用以控制主
應力差(或稱為軸差應力)。
5/108
三軸壓縮試驗
13/108
3.壓密－排水三軸試驗(Consolidated Drained Triaxial Test)：在圍壓及軸 差應力作用階段，皆允許孔隙內之 水份充分排出，每一階段均使孔隙 水壓充分消散，以迄試驗破壞，本 試驗簡稱SCD試驗，於壓密及施加 軸差壓力之過程，均無超額孔隙水 壓力產生。若
( v ) c (h ) c 為等向性壓密， ( v ) c (h )c 為異向性壓密
試體的兩端連以管路，用以測量孔隙水壓力(C閥門)， 或用以排水及加反水壓之用(B1及B2閥門)。
6/108
反水壓(Back Pressure)為由B1及B2閥門加諸於試體內部，
藉著高壓將試體內之空氣加以壓縮，使水分佔滿孔隙之空
間，而達到飽和試體之目的。
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壓力環
透水石 濾紙
土 壤
橡皮膜
變形量表
。
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試驗前
壓 密
加 壓
Δσ
a
σ v ＝0
(σ v)c
(σ v)c
σ h ＝0
(σ h)c
(σ h)c
Δ u≠ 0
Δ u≠ 0
(a)不壓密不排水試驗
Δσ a σ v ＝0 (σ v)c (σ v)c
σ h ＝0
(σ h)c
(σ h)c
Δ u＝0
Δ u≠ 0
(b)壓密不排水試驗
Δσ a (σ v)c (σ v)c
A閥門 C閥門
B2閥門 B1閥門
定速率加壓
B1閥門 (反水壓兼排水閥門)
A閥門
B2閥門
(室壓閥門)
(反水壓兼排水閥門)
C閥門 (孔隙水壓閥門)
三軸壓力室
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試驗時，作用壓力是分兩階段加上，首先，整個試體
的三個軸向都受至液壓σ3的作用，所以液壓σ3又稱為包圍壓
力(Confined Pressure)，然後，再加上軸差應力(Deviator
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2.壓密－不排水三軸試驗(Consolidated Undrained Triaxial Test)；在圍壓作用時，使試體充份排水，超 額孔隙水壓力為0，在軸差應力作用時，不許孔隙內 之水份排出，此時可兼測孔隙水壓(Pore Water Pressure)，以求其有效應力，稱為SCU試驗，其中之 ( v )c (h )c 為等向性壓密， 壓密壓力 。 ( v )c (h )c 為異向性壓密
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1.cu與ψu(由SUU試驗或Q試驗求得) 飽和粘土層因迅速載重而產生剪應力，若含水量變化 不大時，可用cu 參數決定剪力強度，例如： (a) 結構建築物 或堤壩於飽和粘土上建立基礎時之初期穩定性分析。 (b)粘土之開挖工程或擋土工程開挖支撐之初期穩定性分
析。
(c)粘土之深開挖中對底部上拱初期穩定性分析。
σ v ＝0
σ h ＝0
(σ h)c
(σ h)c
Δ u＝0
Δ u＝0
(c)排水試驗
三軸壓縮試驗之種類
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剪力強度參數之應用： 大多數之工程問題設計，最困難者為其有效應力隨時 在改變，孔隙水壓力在施工之初期、施工期間、完工後， 由於壓密、排水等作用，其值皆有不同，故有效應力亦隨 之改變，故設計時，究應採用何種試驗結果，實需詳加考 慮。
水壓已經穩定，不再有超額孔隙水壓力產生之故。
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(b)砂土或礫石之斜坡積水洩降，孔隙水壓力分佈受孔隙
水之排水率控制時之分析。
上述之工程設計，亦可用SCU試驗之ccu'，ψcu'，來分
析，此因同一性質之土壤，其
ccd ccu ' c' ， cd cu ' '
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此因在急速洩降時，土壤重量由浸水單位重變為飽和單
位重，使土重增加，且因水位急降，土內水分不及排出
之故。
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3.ccd與ψcd(由SCD試驗或S試驗求得) (a)長期穩定情況下，斜坡、土工(土壩、土堤、堤壩)， 擋土工與背後填土之分析：此由於在長期穩定情形下，荷
重不再增加，且孔隙水壓力因負荷重而逐漸消除，故孔隙
土壤力學實驗
試驗十 三軸壓縮試驗
楊全成 編著
1/108
試驗十 三軸壓縮試驗
土壤之三軸壓縮試驗法
Method of Test for Triaxial Compression of Soils
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試驗十 三軸壓縮試驗
試驗規範
ASTM D2850-95， D4767-95
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(一)試驗目的
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2.cu與ψu(由SCU試驗或Qc試驗求得)
在基礎構築中或受土壤自重作用下，已完成壓密之
土層，在迅速加載，而含水量不再改變之情況下，可利 用試驗之結果來決定其剪力強度。
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例如：
(a)不透水性滾壓填土於急速洩降之穩定性分析。
(b)粘土自然邊坡於急速洩降之穩定性分析。
(c)粘土坑或溝於急速洩降之穩定性分析。
Stress)△σa，至試體剪壞為止。
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σ
Δ σ a＝σ 1 σ
3
3
σ
1
σ
σ
3
3
σ
3
σ
3
σ
3
（σ
1
-σ 3）
σ
1
(a)加圍壓
(b)加軸差應力
(c)總主應力
三軸壓縮試驗之二階段加壓
11源自文库108
三軸試驗種類 1. 不 壓 密 － 不 排 水 三 軸 試 驗 (Unconsolidated Undrained Triaxial Test)：在加圍壓與軸差應力作用之時， 皆不許孔隙內之水排除，稱為 UU試驗， 非乾燥土壤之孔隙水壓力不為 0，若 ( v ) c ( h ) c 為等向性壓密， 。若試體為 ( v ) c ( h ) c 為異向性壓密 飽和土樣時，則稱為飽和不壓密不排水 三軸試驗(SUU Triaxial Test)。若試體為 不飽和土樣，則稱為不飽和不壓密不排 水三軸試驗(UUU Triaxial Test)。
孔隙水壓力參數A、B 在推算土壩或較 大土工的安全問 題 中，常需明瞭主要應力變化與土壤內孔隙 水壓力變化間之關係。 1.孔隙水壓力參數B之求法： 使土樣受有效圍壓σ3，並且不使排 水，測孔隙水壓力變化量u1，此u1/σ3之 比值用B符號來代表： u1 B 即 3
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(二)試驗說明
三軸壓力室的裝置，圖柱試體，包以不透水的橡皮膜， 置於可加液壓的密閉透明桶中 ( 用不變形的硬塑膠所做 ) 軸
向壓力經由一長棒，加於試體頂上的墊鈑上，用以控制主
應力差(或稱為軸差應力)。
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三軸壓縮試驗
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3.壓密－排水三軸試驗(Consolidated Drained Triaxial Test)：在圍壓及軸 差應力作用階段，皆允許孔隙內之 水份充分排出，每一階段均使孔隙 水壓充分消散，以迄試驗破壞，本 試驗簡稱SCD試驗，於壓密及施加 軸差壓力之過程，均無超額孔隙水 壓力產生。若
( v ) c (h ) c 為等向性壓密， ( v ) c (h )c 為異向性壓密
試體的兩端連以管路，用以測量孔隙水壓力(C閥門)， 或用以排水及加反水壓之用(B1及B2閥門)。
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反水壓(Back Pressure)為由B1及B2閥門加諸於試體內部，
藉著高壓將試體內之空氣加以壓縮，使水分佔滿孔隙之空
間，而達到飽和試體之目的。
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壓力環
透水石 濾紙
土 壤
橡皮膜
變形量表
。
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試驗前
壓 密
加 壓
Δσ
a
σ v ＝0
(σ v)c
(σ v)c
σ h ＝0
(σ h)c
(σ h)c
Δ u≠ 0
Δ u≠ 0
(a)不壓密不排水試驗
Δσ a σ v ＝0 (σ v)c (σ v)c
σ h ＝0
(σ h)c
(σ h)c
Δ u＝0
Δ u≠ 0
(b)壓密不排水試驗
Δσ a (σ v)c (σ v)c
A閥門 C閥門
B2閥門 B1閥門
定速率加壓
B1閥門 (反水壓兼排水閥門)
A閥門
B2閥門
(室壓閥門)
(反水壓兼排水閥門)
C閥門 (孔隙水壓閥門)
三軸壓力室
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試驗時，作用壓力是分兩階段加上，首先，整個試體
的三個軸向都受至液壓σ3的作用，所以液壓σ3又稱為包圍壓
力(Confined Pressure)，然後，再加上軸差應力(Deviator
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2.壓密－不排水三軸試驗(Consolidated Undrained Triaxial Test)；在圍壓作用時，使試體充份排水，超 額孔隙水壓力為0，在軸差應力作用時，不許孔隙內 之水份排出，此時可兼測孔隙水壓(Pore Water Pressure)，以求其有效應力，稱為SCU試驗，其中之 ( v )c (h )c 為等向性壓密， 壓密壓力 。 ( v )c (h )c 為異向性壓密
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1.cu與ψu(由SUU試驗或Q試驗求得) 飽和粘土層因迅速載重而產生剪應力，若含水量變化 不大時，可用cu 參數決定剪力強度，例如： (a) 結構建築物 或堤壩於飽和粘土上建立基礎時之初期穩定性分析。 (b)粘土之開挖工程或擋土工程開挖支撐之初期穩定性分
析。
(c)粘土之深開挖中對底部上拱初期穩定性分析。
σ v ＝0
σ h ＝0
(σ h)c
(σ h)c
Δ u＝0
Δ u＝0
(c)排水試驗
三軸壓縮試驗之種類
15/108
剪力強度參數之應用： 大多數之工程問題設計，最困難者為其有效應力隨時 在改變，孔隙水壓力在施工之初期、施工期間、完工後， 由於壓密、排水等作用，其值皆有不同，故有效應力亦隨 之改變，故設計時，究應採用何種試驗結果，實需詳加考 慮。
水壓已經穩定，不再有超額孔隙水壓力產生之故。
20/108
(b)砂土或礫石之斜坡積水洩降，孔隙水壓力分佈受孔隙
水之排水率控制時之分析。
上述之工程設計，亦可用SCU試驗之ccu'，ψcu'，來分
析，此因同一性質之土壤，其
ccd ccu ' c' ， cd cu ' '
21/108
此因在急速洩降時，土壤重量由浸水單位重變為飽和單
位重，使土重增加，且因水位急降，土內水分不及排出
之故。
19/108
3.ccd與ψcd(由SCD試驗或S試驗求得) (a)長期穩定情況下，斜坡、土工(土壩、土堤、堤壩)， 擋土工與背後填土之分析：此由於在長期穩定情形下，荷
重不再增加，且孔隙水壓力因負荷重而逐漸消除，故孔隙
土壤力學實驗
試驗十 三軸壓縮試驗
楊全成 編著
1/108
試驗十 三軸壓縮試驗
土壤之三軸壓縮試驗法
Method of Test for Triaxial Compression of Soils
2/108
試驗十 三軸壓縮試驗
試驗規範
ASTM D2850-95， D4767-95
3/108
(一)試驗目的
17/108
2.cu與ψu(由SCU試驗或Qc試驗求得)
在基礎構築中或受土壤自重作用下，已完成壓密之
土層，在迅速加載，而含水量不再改變之情況下，可利 用試驗之結果來決定其剪力強度。
18/108
例如：
(a)不透水性滾壓填土於急速洩降之穩定性分析。
(b)粘土自然邊坡於急速洩降之穩定性分析。
(c)粘土坑或溝於急速洩降之穩定性分析。
Stress)△σa，至試體剪壞為止。
10/108
σ
Δ σ a＝σ 1 σ
3
3
σ
1
σ
σ
3
3
σ
3
σ
3
σ
3
（σ
1
-σ 3）
σ
1
(a)加圍壓
(b)加軸差應力
(c)總主應力
三軸壓縮試驗之二階段加壓
11源自文库108
三軸試驗種類 1. 不 壓 密 － 不 排 水 三 軸 試 驗 (Unconsolidated Undrained Triaxial Test)：在加圍壓與軸差應力作用之時， 皆不許孔隙內之水排除，稱為 UU試驗， 非乾燥土壤之孔隙水壓力不為 0，若 ( v ) c ( h ) c 為等向性壓密， 。若試體為 ( v ) c ( h ) c 為異向性壓密 飽和土樣時，則稱為飽和不壓密不排水 三軸試驗(SUU Triaxial Test)。若試體為 不飽和土樣，則稱為不飽和不壓密不排 水三軸試驗(UUU Triaxial Test)。
孔隙水壓力參數A、B 在推算土壩或較 大土工的安全問 題 中，常需明瞭主要應力變化與土壤內孔隙 水壓力變化間之關係。 1.孔隙水壓力參數B之求法： 使土樣受有效圍壓σ3，並且不使排 水，測孔隙水壓力變化量u1，此u1/σ3之 比值用B符號來代表： u1 B 即 3