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三軸壓縮試驗 一、試驗目的 測定土的抗剪強度，提供計算地基強度和穩(wěn)定使用的土的強度指標內(nèi)摩擦角j和內(nèi)聚力c。 二、試驗方法 一般有不固結不排水試驗（UU）、固結不排水試驗（CU）和固結排水試驗（CD）。 三、儀器設備 　1．三軸壓縮議：應變控制式，由周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測系統(tǒng)和主機組成。 　2．附屬設備：包括擊實器、飽和器、切土器、分樣器、切土盤、承膜筒和對開圓模。 　3．天平：稱量200 g，感量0.01 g；稱量1000 g，感量0.1 g。 　4．橡皮膜：應具有彈性，厚度應小于橡皮膜直徑的1／100，不得有漏氣孔。 四、試樣制備 （1）本試驗需要3～4個試樣，分別在不同周圍壓力下進行試驗。 （2）試樣尺寸：最小直徑為φ35 mm，最大直徑為φ101 mm，試樣高度宜為試樣直徑的2～2.5倍。對于有裂縫、軟弱面和構造面的試樣，試樣直徑宜大于60 mm。 （3）原狀試樣制備，應將土切成圓柱形試樣，試樣兩端應平整并垂直于試樣軸，當試樣側面或端部有小石子或凹坑時，允許用削下的余土修整，試樣切削時應避免擾動，并取余土測定試樣的含水量。 （4）擾動試樣制備，應根據(jù)預定的干密度和含水量，在擊實器內(nèi)分層擊實，粉質(zhì)土宜為3～5層，粘質(zhì)土宜為5～8層，各層土料數(shù)量應相等，各層接觸面應刨毛。 （5）對于砂性土應先在壓力室底座．全依次放上不透水板，橡皮膜和對開圓膜。將砂料填入對開圓膜內(nèi)，分3層按預定干密度擊實。當制備飽和試樣時，在對開圓膜內(nèi)注入純水至1／3高度，將煮沸的砂料分3層填入，達到預定高度。放上不透水板、試樣帽，扎緊橡皮膜。對試樣內(nèi)部施加5kPa負壓力使試樣能站立，折除對開圓膜。 （6）對制備好的試樣，應量測其直徑和高度。試樣的平均直徑應按下式計算： 式中Dl，D2，D3分別為試樣上、中、下部位的直徑。 五、三軸試驗操作步聚 1、試樣的安裝步驟： 2、試樣排水固結步驟： 施加周圍壓力；開孔隙水壓力閥，測定孔隙水壓力。開排水閥。當需測定排水過程時，測記排水管水面及孔隙水壓力值，直至孔隙水壓力消散95％以上。固結完成后，關排水閥，測記排水管讀數(shù)和孔隙水壓力讀數(shù)。 3、試樣剪切步驟： 關孔隙水壓力閥，微調(diào)壓力機升降臺，使活塞與試樣接觸，此時軸向變形百分表的變化值為試樣固結時的高度變化。 將軸向測力計、軸向變形百分表及孔隙水壓力讀數(shù)均調(diào)整至零。選擇剪切應變速率，進行剪切。粘質(zhì)土每分鐘應變?yōu)?.05%～0.1％；粉質(zhì)土每分鐘應變?yōu)?.1%～0.5％。測記軸向壓力、孔隙水壓力和軸向變形。試驗結束，關電動機和各閥門，開排氣閥，排除壓力室內(nèi)的水，拆除試樣，描述試樣破壞形狀。稱試樣質(zhì)量并測定含水量。 1.不固結不排水試驗 （1）剪切應變速率宜為每分鐘應變0.5%～1.0％。 　?。?）啟動電動機，開始剪切。試樣每產(chǎn)生0.3%～0.4％的軸向應變，測記一次測力計讀數(shù)和軸向變形值。當軸向應變大于3％，每隔0.7%～0.8％的應變值測記一次讀數(shù)。 　　（3）當測力計讀數(shù)出現(xiàn)峰值時，剪切應繼續(xù)進行，超過5%的軸向應變?yōu)橹?。當測力計讀數(shù)無峰值時，剪切進行到軸向應變?yōu)?5%～20%。 　?。?）試驗結束，關電動機，關周圍壓力閥，開排氣閥，排除壓力室內(nèi)的水，拆除試樣，描述試樣破壞形狀。稱試樣質(zhì)量，并測定含水量。 　　2.固結不排水試驗 　　試樣排水固結按下列步驟進行： 　　（1）開孔隙水壓力閥，測定孔隙水壓力。開排水閥。當需測定排水過程時，測記排水管水面及孔隙水壓力值，直至孔隙水壓力消散95%以上。固結完成后，關排水閥，測定排水管讀數(shù)和孔隙水壓力讀數(shù)。 　?。?）微調(diào)壓力機升降臺，使活塞與試樣接觸，此時軸向變形百分表的變化值為試樣固結時的高度變化。 　　剪切試樣按下列步驟進行： 　?。?）將軸向測力計、軸向變形百分表及孔隙水壓力讀數(shù)均調(diào)整至零民。 　?。?）選擇剪切應變速率，進行剪切。粘質(zhì)土每分鐘應變?yōu)?.05%～0.1%；粉質(zhì)土每分鐘應變0.1%～0.5%。 　?。?）測記軸向壓力、孔隙水壓力和軸向變形。 　　（4）試驗結束，關電動機和各閥門，開排氣閥，排除壓力室內(nèi)的水，拆除試樣，描述試樣破壞形狀。稱試樣質(zhì)量并測定含水量。 3.固結排水試驗 試樣的安裝、固結和剪切，與固結不排水試驗的相應步驟相同，但在剪切過程中應打開排水閥，剪切速率采用每分鐘應變0.003％～0.012％。 六、數(shù)據(jù)整理與分析 　　1．不固結不排水試驗 ?。?）軸向應變應按下式計算： 式中e為軸向應變值，％；△hi為剪力過程中的高度變化，mm；h0為試樣起始高度，mm。 　（2）試樣面積的校正，應按下式計算： 式中Aa為試樣的校正斷面積，cm2；A0為試樣的初始斷面積，cm2。 ?。?）主應力差應按下式計算： 式中s1為大主應力，kPa；s3為小主應力，kPa；C為測力計率定系數(shù)，N／0.0lmm或N／mV；R為測力計讀數(shù)0.01 mm或mV；10為單位換算系數(shù)。 ?。?）以（s1－s3）的峰值為破壞點，無峰值時，取15％軸向應變時的主應力差值作為破壞點。以法向應力為橫坐標，剪應力為縱坐標，在橫坐標上以（s1f+s3f）/2為圓心，（s1f－s3f）/2為半徑（f注腳表示破壞），在t-s應力平面圖上繪制破損應力圓，并繪制不同周圍壓力下破損應力圓的包線，由破損應力圓的包線求出不排水強度參數(shù)c，j，下圖所示。 不固結不排水剪強度包線 2．固結不排水試驗 ?。?）按下式計算試樣固結后的高度： 式中hc為試樣固結后的高度，cm；△V為試樣固結后與固結前的體積變化，cm3。 （2）試樣固結后的面積，按下式計算： 式中Ac為試樣固結后的斷面積，cm2。 （3）剪切時試樣的校正面積，按下式計算。 　（4）主應力差與不固結不排水試驗計算方法相同。 ?。?）孔隙水壓力系數(shù)，按下列公式計算： 初始孔隙水壓力系數(shù) 式中B為初始孔隙水壓力系數(shù)；u0為施加周圍壓力產(chǎn)生的孔隙水壓力，kPa。 破壞時孔隙水壓力系數(shù) 式中Af為破壞時的孔隙水壓力系數(shù)；uf為試樣破壞時，主應力差產(chǎn)生的孔隙水壓力，kPa。 ?。?）繪制破損應力圓并確定摩擦角和粘聚力，如下圖所示。 固結不排水剪強度包線 3．固結排水試驗 　剪切時試樣的校正面積，應按下式計算： 式中為剪切過程中試樣的體積變化，cm3；為剪切過程中試樣的高度變化，cm。 　其余如試樣固結后的高度、面積，主應力差等按固結不排水試驗的相應公式計算。 　繪制破損應力圓并確定摩擦角和粘聚力，如下圖所示。 固結排水剪強度包線