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三軸壓縮試驗
鎖定
三軸壓縮試驗是指有側限壓縮和剪力試驗。使用的儀器為三軸剪力儀（亦稱三軸壓縮儀）。三軸剪力儀的核心部分是三軸壓力室，並配備有軸壓系統、側壓系統和孔隙水壓力測讀系統等。試驗用的土樣為圓柱形，其高度與直徑之比為2〜2.5。試樣用薄橡皮膜包裹，使土樣的孔隙水與膜外液體（水）完全隔開。在給定的三軸壓力室周圍壓力作用下，不斷加大軸向附加壓力，直至試樣被剪破按莫爾強度理論計算剪破面上的法嚮應力與極限剪切應力。三軸剪切試驗結果可以確定土壤的抗剪強度指標內摩擦角和黏結力。與直剪試驗比較，三軸試樣中的應力分佈比較均勻，可供在複雜應力條件下研究土壤的抗剪強度特性。由於能準確測定土樣孔隙水壓力的變化，因此能定量獲取土壤中有效應力的變化狀況。但土樣的製備工作比較煩瑣，易受擾動。另外，常用的三軸剪切儀的實際中主應力等於小主應力，將其成果應用到平面變形或三向應力狀態的研究中會有所不符。
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- 中文名
- 三軸壓縮試驗
- 外文名
- triaxial compression test
- 方 法
- 不固結不排水剪等
- 儀 器
- 三軸儀等
- 應 用
- 地質測量等
- 學 科
- 力學
三軸壓縮試驗原理
三軸試驗採用圓柱形試樣，可以對試樣的空間三個座標方向上施加壓力。試驗時先通過壓力室內的有壓液體，使試樣在三個軸向受到相同的周圍壓力
（其大小由壓力計測定），並維持整個試驗過程不變。然後通過活塞向試樣施加垂直軸向壓力，直到試樣剪壞。
若由活塞桿所施加的試樣破壞時的壓力強度為
（偏應力），小主應力是周圍壓力，中主應力
和
相等。則由一個試樣所得的
和
，可以繪製一個極限應力圓。對同一種土，另取幾個試樣，改變圍壓
，試樣剪壞時所加的軸壓力
也會改變，從而又可繪製另幾個極限應力圓。這樣，在不同周圍壓力下試驗，就可得到一組（最少三個試樣）極限應力圓。作這些應力圓的公切線，便是土的抗剪強度包線，由此包線可求得抗剪強度指標
和c。
[2]
三軸壓縮試驗方法
(1)不固結不排水剪（UU試驗）。先向土樣施加周圍壓力
。隨後立即施加豎向力P直至剪壞。在施加
和P的過程中，自始至終關閉排水閥門，不允許土中水排出，這樣從開始加壓直至試樣剪壞，全過程中含水量保持不變，從而實現了不固結不排水剪。這種試驗方法所對應的實際工程條件相當於飽和軟黏土上快速加荷時的應力狀況。
該種試驗，在試驗過程中孔隙水壓力不為零，只要打開孔隙壓力閥，就可測定孔隙水壓力。
(2)固結不排水剪（CU試驗）。試驗時先將土樣施加周圍壓力
，並打開排水閥門，使土樣在
作用下充分排水固結。在確認土樣的固結已經完成後，關閉排水閥門。施加豎向力P，使土樣在不能向外排水的條件下受剪切破壞。同樣，該項試驗在剪切過程中孔隙水壓力不為零，也可測定。
(3)固結排水剪（CD試驗）。在整個試驗過程中，始終打開排水閥門，即在施加
和豎向力P的全過程中，土樣始終處於排水狀態。
三軸壓縮試驗儀器設備
1)常用的三軸儀，按施加軸向壓力方式的不同，分為應變控制式和應力控制式兩種。
2)應變控制式三軸儀。包括壓力室、試驗機、施加周圍壓力和垂直壓力系統、體積變化和孔隙壓力量測系統等。
三軸壓縮試驗步驟
(1)切取土樣：先用鋼絲鋸或切土刀切取一稍大於規定尺寸的土柱，放在切土架上，用鋼絲鋸或切土刀緊靠側板，由上往下細心協削，邊切削邊轉動圓盤，按規定的高度將兩端削平、稱量，並取餘土測定試樣的含水率。
(2)試樣飽和：試樣有抽氣飽和、水頭飽和及反壓力飽和三種方法，最常用的是抽氣飽和，即將試樣裝入飽和器內，放入真空缸內，與抽氣機接通，開動抽氣機，連續真空抽氣2～4 h，然後停止抽氣，靜置12 h左右即可。
(4)施加周圍壓力：分別按100 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa施加周圍壓力。
(5)測孔隙水壓力：在不排水條件下測定試樣的孔隙水壓力。
(6)調整測力計：移動量測軸向變形的位移計和軸向壓力測力計的初始“零點”讀數。
