三轴压缩实验
三轴压缩试验 简介
三轴压缩试验简介三轴压缩试验是测定土抗剪强度的一种较为完善的方法。
三轴压缩仪的突出优点是能较为严格地控制排水条件以及可以量测试件中孔隙水压力的变化。
此外，试件中的应力状态也比较明确，破裂面是在最弱处，而不像直接剪切仪那样限定在上下盒之间。
一、实验目的1、了解实验的设备系统组成。
2、学会三轴实验的土样制作方法和安装方法。
3、掌握了解三轴实验的实验过程和要求。
4、分析实验数据和图形。
二、实验仪器设备全自动三轴仪由三轴仪主机、围压反压控制器和微机（含土工试验微机数据采集处理系统软件）组成。
包含了压力室、轴向加荷系统、施加周围压力系统、孔隙水压力量测系统、软件控制系统等。
三、实验步骤1、按照规范要求制备不少于3个原状土试样或扰动土试样。
2、称试样质量，并取切下的余土测定其含水量。
3、在压力室底座上依次放上不透水板、试样及不透水试样帽，将橡皮膜用承膜筒套在试样外，并用橡皮圈将橡皮膜两端与底座及试样帽分别扎紧。
4、将压力室罩顶部活塞提高，安放压力室罩，将活塞对准试样帽顶部中心，旋紧压力室罩。
5、在微机上启动“土工试验微机数据采集处理系统”软件，在“采集”菜单中选择三轴试验。
6、输入试验参数。
试验编号和土样编号同组保持不变。
一般取：试样高度：8.00，试样直径：.3.91，轴向应变：20，加荷级数：1，采样步长：0.2，试验方法：UU，剪切速率：1，围压：100。
7、在显示屏黄色压力室处点击“开始注水”，向压力室加注纯水，待顶部排气孔有水溢出时，点击“停止操作”，拧紧排气孔螺旋。
8、在绿色框内点击“开始试验”，仪器首先进行自检，然后施加周围压力，并开始剪切试验，按语音提示进行。
9、试验完成后，语音提示试验结束，自动卸除围压。
点击黄色压力室处“开始抽水”，待水抽空后，点击“停止操作”，取下压力室罩，取下试样，准备安装下一个试样。
10、以后的试验仅改变“围压”一项，其他参数和试验步骤不便。
依次完成3～4个试样的剪切试验。
三轴压缩试验原理
三轴压缩试验原理什么是三轴压缩试验？三轴压缩试验是一种广泛用于土力学和岩石力学领域的实验方法，用于研究材料在压力作用下的物理和力学特性。
这种试验可以模拟土壤、岩石等材料在地下深处承受地压的情况。
在三轴压缩试验中，样品在垂直荷载（轴向）和水平荷载（径向）的作用下进行。
三轴压缩试验的装置三轴压缩试验的主要装置包括试样室、应力应变控制器、荷载施加系统和数据采集系统。
试样室试样室是一个密封的容器，用于容纳试样。
它通常由钢制或钢铝复合材料制成，并配有绝缘材料以防止能量散失。
试样室内应具有足够的刚度和密封性，以确保试验结果的准确性。
应力应变控制器应力应变控制器用于控制试样受到的载荷。
它通常由液压系统组成，包括液压油源、传感器和控制器。
应力应变控制器通过施加压力来产生试样的轴向和径向应力，并通过测量压力和变形来控制试样的应变状态。
荷载施加系统荷载施加系统用于施加试样的轴向和径向荷载。
它通常由液压活塞和液压缸组成，液压活塞用于施加轴向荷载，而液压缸用于施加径向荷载。
荷载施加系统还包括各种传感器和仪器，用于测量施加的载荷大小。
数据采集系统数据采集系统用于记录试验过程中的各种数据。
它可以包括压力传感器、变形传感器、温度传感器等。
通过数据采集系统，可以实时监测试验过程中的应力、应变、位移和温度变化，从而获取准确的试验结果。
三轴压缩试验的原理三轴压缩试验是基于以下原理进行的：1.应力平衡原理：在试样受到轴向和径向荷载的同时，试样内部各点的应力应满足平衡条件。
轴向应力和径向应力之间存在一定的关系。
2.孔隙水压力原理：在试样内部存在孔隙水。
孔隙水的存在会影响试样的应力分布和强度特性。
通过控制孔隙水压力，可以模拟实际情况下试样的应力状态。
3.应力应变关系：应力应变关系描述了试样在不同应力作用下的变形特性。
通过测量应力和变形，可以得到试样的应力应变曲线，从而了解材料的力学性质。
三轴压缩试验流程三轴压缩试验通常包括以下步骤：1.准备试样：选择合适的材料制备试样。
三轴压缩试验
开排气孔 向压力室充水 当压力室内快注满水时 降低进
水速度 水从排气孔溢出时 关闭排气孔
关体变管阀及孔隙压力阀 开周围压力阀 施加所需的周 围压力 周围压力大小应与工程的实际荷载相适应 并尽可能使 最大周围压力与土体的最大实际荷载大致相等 也可按
施加 旋转手轮 同时转动活塞 当轴向测力计有微读数时表示 活塞已与试样帽接触 然后将轴向测力计和轴向位移计的读数调 整到零位 固结不排水剪试验 测孔隙压力 试验 开孔隙压力阀及量管阀 使压力室底座充水排气 并关阀 将煮沸过的透水板滑入压力室底座上 然后放上湿滤纸和试样 试 样上端亦放一湿滤纸及透水板 在其周围贴上 条浸湿的滤纸
条 宽度为试样直径的
左右 滤纸条上端与透水石连接 Nhomakorabea按本规程
之 规定将橡皮膜套在试样外 橡皮膜
下端扎紧在压力室底座上
用软刷子或双手自下向上轻轻按抚试样 以排除试样与橡
皮膜之间的气泡 对于饱和软粘土 可开孔隙压力阀及量管阀 使
水徐徐流入试样与橡皮膜之间 以排除夹气 然后关闭
开排水管阀 使水从试样帽徐徐流出以排除管路中气泡
上放一湿滤纸 连接底座的透水板均应饱和 橡皮膜与底座扎紧
称制备好的土膏 用调土刀将土膏装入橡皮膜内 装土膏时避免试
样内夹有气泡 试样装好后整平上端 称剩余土膏 计算装入土膏
的质量 在试样上部依次放湿滤纸 透水板和试样帽并扎紧橡皮
膜 然后打开孔隙压力阀和量管阀 降低量水管 使其水位低于试
样中心约
测记量水管读数 算出排水后试样的含水率 拆
应小于全量程的
采用传
感器时 其误差应小于全量程
的
根据试样的强度大
小 选择不同量程的测力计 最
大轴 向 压 力 的 准 确 度 不 小 于
试验四、三轴压缩试验.
试验四、三轴压缩试验（一）概括三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。
它往常用3～4 个圆柱形试样分别在不一样的恒定围压（即小主应力）下施加轴向压力（即主应力差—），对试样进行剪切，直至损坏，而后依据摩尔31 3—库伦理论，求得土的总抗剪强度指标和 c 以及有效抗剪强度指标' 和c'。
依据排水条件的不一样，三轴剪切试验可分为不固结不排水剪（UU ）、固结不排水剪（CU ）和固结排水剪（ CD ）三种试验方法。
不固结不排水剪（UU ）在施加四周压力3 和轴向偏应力1 — 3直至试样剪坏的整个过程中，均不允许试样排水固结，所得强度指标为总强度指标u 和c u 。
固结不排水剪（CU）试验中，试样先在四周压力作用下排水固结，而后在试样不一样意排水的条件3下，施加偏应力1— 3 至试样剪坏。
固结不排水可获得总强度指标cu和 c cu ，如试验时量测孔隙水压力也可获得有效强度指标' 和c'。
应力固结排水剪（CD）试验时，试样先在四周压力下排水固结，而后在同意试样排水的条件下，施加偏—，至试样剪损坏。
该试验因为在整个试验过程中同意试样排水固结，孔隙水压力一直保持为零，1 3总应力等于有效应力，故此时的总强度指标即为有效应力强度指标 d 和c d 。
本次试验只做饱和试样的固结不排水剪。
（二）试验原理三轴试验采纳圆柱形试样，能够对试样的空间三个坐标方向上施加压力。
试验时先经过压力室内的有压液体，使试样在三个轴向遇到同样的四周压力 3 （其大小由压力计测定），并保持整个试验过程不变。
而后经过活塞向试样施加垂直轴向压力，直到试样剪坏。
若由活塞杆所施加的试样损坏时的压力强度为q 1 — 3 （偏应力），小主应力是四周压力，中主应力 2 和 3 相等。
则由一个试样所得的 1 和 3 ，能够绘制一个极限应力圆。
对同一种土，另取几个试样，改变围压，试样剪坏时所加的轴压力也会改变，进而又可绘制另几个极限应力圆。
6.三轴压缩试验(砂土)
六、三轴压缩实验（一）实验目的三轴压缩实验是测定土的抗剪强度的一种方法。
堤坝填方、路堑、岸坡等是否稳定，挡土墙和建筑物地基是否能承受一定的荷载，都与土的抗剪强度有密切的关系。
（二）实验原理土的抗剪强度是土体抵抗破坏的极限能力，即土体在各向主应力的作用下，在某一应力面上的剪应力（τ）与法向应力（σ）之比达到某一比值，土体就将沿该面发生剪切破坏。
常规的三轴压缩实验是取4个圆柱体试样，分别在其四周施加不同的周围压力（即小主应力）σ3，随后逐渐增加轴向压力（即大主应力）σ1直至破坏为止。
根据破坏时的大主应力与小主应力分别绘制莫尔圆，莫尔圆的切线就是剪应力与法向应力的关系曲线。
三轴压缩实验适用于测定粘性土和砂性土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数，可分为不固结不排水实验（UU ）；固结不排水实验（CU ）和固结排水实验（CD ）。
本演示实验进行干砂的固结不排水实验。
（三）实验设备1．三轴仪：包括轴向加压系统、压力室、周围压力系统、孔隙压力测量系统和试样变形量测系统等。
（如附图1所示）2．其它：击样器、承膜筒等。
（四）实验步骤1．试样制备：将橡皮膜下端套在压力室的底座上，放置好成样模具，使橡皮膜紧贴模具内侧；称取一定质量的干砂（烘干冷却），使砂分批通过漏斗落入橡皮膜内，如需制备较密实的砂样，用木锤轻击土样至所需密度。
2．试样安装：装上土样帽，给试样施加一定的负压力，拆除成样模具；使传压活塞与土样帽接触。
3．固结实验：进行两个试样的实验，分别施加100、400Kpa 的周围压力，数据采集系统自动采集试样的体积变形数据。
4．剪切实验：采用应变控制方式进行剪切实验，剪切应变速率取每分钟0.1％～0.5％，实验过程数据采集系统自动采集轴向力和体积变形数据，直至轴向应变为10％时为止。
8．实验结束：停机并卸除周围压力，然后拆除试样，描述试样破坏时形状。
（五）实验注意事项实验前，橡皮膜要检查是否有漏洞。
（六）计算与绘图1．试样面积剪切时校正值：011a A A ε=- 式中：ε1—轴向应变（％）2. 绘制每个实验的轴向应变－偏应力关系曲线，及轴向应变－体应变关系曲线。
三轴压缩试验
三轴压缩试验一、试验目的测定土的抗剪强度，提供计算地基强度和稳定使用的土的强度指标内摩擦角j和内聚力c。
二、试验方法一般有不固结不排水试验（UU）、固结不排水试验（CU）和固结排水试验（CD）。
三、仪器设备1．三轴压缩议：应变控制式，由周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测系统和主机组成。
2．附属设备：包括击实器、饱和器、切土器、分样器、切土盘、承膜筒和对开圆模。
3．天平：称量200 g，感量0.01 g；称量1000 g，感量0.1 g。
4．橡皮膜：应具有弹性，厚度应小于橡皮膜直径的1／100，不得有漏气孔。
四、试样制备（1）本试验需要3～4个试样，分别在不同周围压力下进行试验。
（2）试样尺寸：最小直径为φ35 mm，最大直径为φ101 mm，试样高度宜为试样直径的2～2.5倍。
对于有裂缝、软弱面和构造面的试样，试样直径宜大于60 mm。
（3）原状试样制备，应将土切成圆柱形试样，试样两端应平整并垂直于试样轴，当试样侧面或端部有小石子或凹坑时，允许用削下的余土修整，试样切削时应避免扰动，并取余土测定试样的含水量。
（4）扰动试样制备，应根据预定的干密度和含水量，在击实器内分层击实，粉质土宜为3～5层，粘质土宜为5～8层，各层土料数量应相等，各层接触面应刨毛。
（5）对于砂性土应先在压力室底座．全依次放上不透水板，橡皮膜和对开圆膜。
将砂料填入对开圆膜内，分3层按预定干密度击实。
当制备饱和试样时，在对开圆膜内注入纯水至1／3高度，将煮沸的砂料分3层填入，达到预定高度。
放上不透水板、试样帽，扎紧橡皮膜。
对试样内部施加5 kPa负压力使试样能站立，折除对开圆膜。
（6）对制备好的试样，应量测其直径和高度。
试样的平均直径应按下式计算：式中D l，D2，D3分别为试样上、中、下部位的直径。
五、三轴试验操作步聚1、试样的安装步骤：2、试样排水固结步骤：施加周围压力；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。
三轴压缩试验原理
三轴压缩试验原理一、引言三轴压缩试验是土工试验中最常见的一种试验方法，它是用来研究岩石和土壤在三轴状态下的力学性质。
该试验方法可以测定材料的强度、变形和应力-应变关系等重要参数，是岩土工程设计和施工中不可或缺的一项基础性试验。
二、试验设备及样品准备1. 仪器设备：三轴压缩试验机、荷重传感器、变形计等。
2. 样品准备：样品应具有代表性，通常采用直径为5cm，高度为10cm左右的圆柱形样品。
在制备过程中需要注意保证样品密实度和湿度，避免空隙和水分对试验结果的影响。
三、试验原理1. 应力状态：三轴压缩试验是将圆柱形样品置于两个平行平板之间，在垂直于样品轴线方向施加垂直荷载，并在两个侧面施加水平荷载，使得样品受到均匀的三向应力作用。
这种应力状态被称为三向压缩或三向受压状态。
2. 应变状态：在三轴压缩试验中，样品会发生不同形式的变形。
主要包括径向收缩和轴向延伸两种形式。
径向收缩是指样品直径在垂直荷载作用下的减小，轴向延伸则是指样品高度在水平荷载作用下的增加。
3. 应力-应变关系：三轴压缩试验可以得到材料在三向压缩状态下的应力-应变关系曲线。
该曲线可以反映出材料的强度和变形特性，并且可以用于岩土工程设计中的计算和分析。
四、试验步骤1. 样品制备：按照标准规范制备圆柱形样品。
2. 试验前处理：将样品放入恒温室中保持一定湿度，避免干燥或过湿对试验结果的影响。
3. 试验装置：将样品放置于三轴压缩试验机中，并连接荷重传感器和变形计等设备。
4. 荷载施加：根据试验要求，施加垂直荷载和水平荷载，使得样品受到均匀的三向应力作用。
5. 数据采集：记录荷重传感器和变形计等设备的数据，得到材料在三向压缩状态下的应力-应变关系曲线。
6. 数据处理：根据试验结果进行数据处理和分析，得出样品的强度、变形和应力-应变关系等参数。
五、试验误差及注意事项1. 样品制备过程中需要注意保证样品密实度和湿度，避免空隙和水分对试验结果的影响。
2. 试验装置需要严格按照标准规范进行校准和调整，避免设备误差对试验结果的影响。
三轴压缩试验
先在切土器刀口内壁涂上一薄
层油 将切土器的刀口对准土样顶面 边削土边压切土器 直至切
削到比要求的试样高度约高 为止 然后拆开切土器 将试样取
出 按要求的高度将两端削平
试样的两端面应平整 互相平行 侧面垂直 上下均匀 在切
样过程中 若试样表面因遇砾石而成孔洞 允许用切削下的余土填
补
将切削好的试样称量 直径
土或初始饱和度较低的土 取
操作时 先调周围压力至
并将反压力系统调至
同时打开周围压力阀和反压力阀 再缓缓打开孔隙压力阀
待孔隙压力稳定后 测记孔隙压力计和体变管读数 再施加下一级
的周围压力和反压力
算出本级周围压力下的孔隙压力增量 并与周围压力
增量 比较 如
则表示试样尚未饱和 这时关孔隙
压力阀 反压力阀和周围压力阀 继续按上述规定施加下一级周围
参数 和孔隙压力系数
固结排水剪 试验是试样先在某一周围压力作用下排
水固结 然后在允许试样充分排水的情况下增加轴向压力直到破
坏 本试验可以测得有效抗剪强度参数
和变形参数
引用标准
应变控制式三轴仪 应变控制式三轴仪校验方法
篇 室内土工仪器
击实试验 土工仪器的基本参数及通用技术条件 第一
仪器设备
仪器设备
应变控制式三轴仪 如图
等 每层击实至要求高度后 将表面刨毛 然后再加第 层土料
如此继续进行 直至击实最后一层 将击样筒中的试样两端整平
取出称其质量 一组试样的密度差值应小于
冲填土试样制备 土膏法
取代表性土样风 过筛 调成略大于液限的土膏 然后置于
密闭容器内 储存 左右 测定土膏含水率 同一组试样含水率
的差值不应大于
在压力室底座上装对开圆模和橡皮膜 在底座上的透水板
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三轴压缩实验
一、实验原理：
三轴试验采用圆柱形试样，可以对试样的空间三个坐标方向上施加压力。
试验时先通过压力室内的有压液体，使试样在三个轴向受到相同的周围压力
（其大小由压力计测
3
定），并维持整个试验过程不变。
然后通过活塞向试样施加垂直轴向压力，直到试样剪坏。
二、实验过程
1、仪器准备
（1）应变控制式三轴仪：包括压力室、轴向位移计等装备
（2）天平、其他：击实筒、饱和器、承膜筒、橡皮膜等
2、操作步骤
试样安装：（1）检查排水管路是否通畅；活塞在套内滑动是否正常；连接处有无漏水、漏气现象。
检查完成后关闭周围压力阀、孔隙压力阀和排水阀，以备使用。
（2）组件击样筒：将三瓣膜拼装好，夹板拧紧，并放置好透水石，在击样筒内部涂抹油
（3）制作土样：（本实验才去的土样为沿海淤泥土），将淤泥土分层放入击样土中并击实，每层击实至相同高度，击实用力均匀，直至击完最后一层。
将击样筒中的式样两端整平，去除称其质量。
（4）将橡皮膜套在承膜筒内，两端翻出膜外，从吸嘴稀奇，使膜紧贴承膜筒内壁，然后要在式样外，放弃，翻起橡皮膜取出承膜筒。
将包裹着土样的橡皮膜分别扎紧放在一起底座和试样帽上。
（5）装上压力室外罩。
装是应将活塞提高，以防碰撞试样，然后将活塞你试样帽中心，病均匀地旋紧螺丝，再将轴向测力计对准活塞
（6）开排气孔，向压力室冲水，当压力室快注满水时，降低进水速度，水从排气孔溢出时，关闭排气孔
（7）开周围压力阀，施加所需的周围压力。
周围压力应与工程的实际荷重相适应，并尽可能使最大周围压力与土体的最大实际荷重大致相等。
（8）旋转手轮，当量力环的量表微动时表示活塞已与试样帽接触，然后将量力环的量表和变形量表的指针调整到零位。
试样剪切：（1）打开周围压力阀，关闭体变管阀、排水管阀、孔隙压力阀、量管阀。
（2）开动马达，接上离合器，进行剪切。
开始阶段，试样每产生垂直应变~%测记量力环量表读数和垂直变形量表读数各一次。
当垂直应变达3%以后，读数间隔可延长为~%各测记一次。
当接近峰值时应加密读数，如果试样特别硬脆或软弱，可酌情加密或减少测读的次数。
（3）当出现峰值后，再继续剪3~5%垂直应变；若量力环的量表读数无明显减少，则当垂直应变进行到15~20%时，停止剪切。
（4）试验结束后关闭马达，关周围压力阀，拨开离合器，倒转手轮，然后打开排气孔，排去压力室内的水，拆除压力室外罩，擦干试样周围的余水，脱去试样外的橡皮膜，描述破坏后形状，称试样质量，测定试验后含水率。
三、计算与记录
1.轴向应变：
ε1=
1000
1⨯∆h
h % 式中：ε1——轴向应变；%
h 1——试样剪切时高度变化，cm h 0 ——试样原始高度，cm 2.试样面积的校正，应按下式计算：
1
1ε-=
A A a 式中 a A －剪切过程中校正断面积（cm 2
） 0A －土样初始断面积（cm 2
）
1ε－轴向应变（％） 3.主应力差应按下式计算
1031⨯⋅=
-a
A R
C σσ
式中：σ1—大主应力，kPa ；
σ3—小主应力，kPa ；
C —测力计率定系数（N/或N/mV）； R —测力计读数（或mV）；
A a—试样剪切时的校正面积，cm2；
10 —单位换算系数。
4.以主应力差为纵坐标，轴向应变为横坐标，绘制以主应力差与轴向应变关系曲线。
取曲线上主应力差的峰值作为破坏点，无峰值时，取15%轴向应变的主应力差值作为破坏点。
5.以法向应力σ为横坐标，剪应力τ为纵坐标。
在横坐标上以（σ1f +σ3f）/2为圆心，（σ1f －σ3f）/2为半径，绘制破坏总应力圆，该包线的倾角为内摩擦角φu或φcu，包线上纵轴上的截距为粘聚力C u或C cu。
在横坐标轴上以()2/3
1f
f
'
+
'σ
σ为圆心，以（σ1f －σ3f）/2 为半径绘制有效破坏应力圆，包线的倾角为有效内摩擦角φ′，包线在纵轴上的截距为有效粘聚力C，如下图所示
四、试样记录
周围压力 2Kpa 剪切应变速率： 3 mm/min 测力计率定系数 C ：试样高度：8cm 试样面积：12cm2
轴向应变
读数 mm
轴向应变%试样校正面
积
测力环读
数 mm
应力差
kpa
10。