固結不排水剪切試驗

三軸壓縮試驗是測定土抗剪強度的一種較為完善的方法。是測定土的應力-應變關係（壓縮性）和強度的一種常用的室內試驗方法。 ^[1] 

對應於直接剪切試驗的快剪、固結快剪、慢剪試驗，三軸壓縮試驗按剪切前受到的周圍壓力

的固結狀態和剪切時的排水條件，分為3種類型：

1.不結固不排水試驗，簡稱不排水試驗：試樣在施加周圍壓力和隨後施加豎向壓力直至剪切破壞的整個過程中都不允許排水，試驗自始至終關閉排水閥門。

2.固結不排水試驗，簡稱固結不排水試驗：試樣在施加周圍壓力

時打開排水閥門，允許排水固結，待固結穩定後關閉排水閥門，再施加豎向壓力，使試樣在不排水的條件下剪切破壞。

3.固結排水試驗，簡稱排水試驗：試樣在施加周圍壓力

時允許排水固結，待固結穩定後，再在排水條件下施加豎向壓力至試件剪切破壞。

三軸壓縮儀由壓力室、軸向加荷系統、施加周圍壓力系統、孔隙水壓力量測系統等組成。如圖1所示，壓力室是三軸壓縮儀的主要組成部分，它是一個有金屬上蓋、底座和透明有機玻璃圓筒組成的密閉容器。

將土切成圓柱體套在橡膠膜內，放在密封的壓力室中，然後向壓力室內充水，使試件在各向受到周圍壓力

，並使液壓在整個試驗過程中保持不變，這時試件內各向的三個主應力都相等，因此不產生剪應力（圖2a）。然後再通過傳力杆對試件施加豎壓力，這樣，豎向主壓力就大於水平向主壓力，當水平向主壓力保持不變，而豎向主壓力逐漸增大時，試件終於受剪而破壞（圖2b）。設剪切破壞時由傳力杆加在試件上的豎向壓應力增量為

，則試件上的大主應力為

，而小主應力為

，以（

）為直徑可畫出一個極限應力圓，如圖2c中圓A，用同一種土樣的若干個試件（三個及三個以上）按上述方法分別進行試驗，每個試件施加不同的周圍壓力

，可分別得出剪切破壞時的大主應力

，將這些結果繪成一組極限應力圓，如圖2c中的圓A、B和C。由於這些試件都剪切至破壞，根據莫爾-庫倫理論，作一組極限應力圓的公共切線，為土的抗剪切強度包線，通常近似取為一條直線，該直線與橫座標的夾角為土的內摩擦角φ，直線與縱座標的截距為土的粘聚力c。

如果量測試驗過程中的孔隙水壓力，可以打開孔隙水壓力閥，在試件上施加壓力以後，由於土中孔隙水壓力增加迫使零位指示器的水銀面下降。為量測孔隙水壓力，可以調壓筒調整零位指示器的水銀面始終保持原來的位置，這樣，孔隙水壓力錶中的讀數就是孔隙水壓力值。如要量測試驗過程中的排水量，可打開排水閥門，讓試件中的水排入量水管中，根據量水管中水位的變化可算出在試驗過程中的排水量。

三軸壓縮試驗儀的突出優點是能較為嚴格地控制排水條件以及可以量測試件中孔隙水壓力的變化。此外，試件中的應力狀態也比較明確，破裂面是在最弱處，面不像直接剪切儀那樣限定在上下盒之間。三軸壓縮儀還用以測定土的其他力學性質，如土的彈性模量。因此，它是土工試驗不可缺少的設備。三軸壓縮試驗儀的缺點是試件中的主應力

，而實際上土體的受力狀態未必都屬於這類軸對稱情況。已經問世的各種真三軸壓縮儀的試件可在不同的三個主應力（

）作用下進行實驗。 ^[2]