三轴实验操作及处理
试验六三轴试验
试验六三轴试验实验六：三轴试验⼀、基本原理三轴剪切试验是⽤来测定试件在某⼀固定周围压⼒下的抗剪强度，然后根据三个以上试件，在不同周围压⼒下测得的抗剪强度，利⽤莫尔-库仑破坏准则确定⼟的抗剪强度参数。
三轴剪切试验可分为不固结不排⽔试验（UU ）、固结不排⽔试验（CU ）以及固结排⽔剪试验（CD ）。
1、不固结不排⽔试验：试件在周围压⼒和轴向压⼒下直⾄破坏的全过程中均不允许排⽔，⼟样从开始加载⾄试样剪坏，⼟中的含⽔率始终保持不变，可测得总抗剪强度指标U C 和U φ；2、固结不排⽔试验：试样先在周围压⼒下让⼟体排⽔固结，待固结稳定后，再在不排⽔条件下施加轴向压⼒直⾄破坏，可同时测定总抗剪强度指标CU C 和CU φ或有效抗剪强度指标C ′和φ′及孔隙⽔压⼒系数；3、固结排⽔剪试验：试样先在周围压⼒下排⽔固结，然后允许在充分排⽔的条件下增加轴向压⼒直⾄破坏，可测得总抗剪强度指标d C 和d φ。
⼆、试验⽬的1、了解三轴剪切试验的基本原理；2、掌握三轴剪切试验的基本操作⽅法；3、了解三轴剪切试验不同排⽔条件的控制⽅法和孔隙压⼒的测量原理；4、进⼀步巩固抗剪强度的基本理论。
三、试验设备1、三轴剪⼒仪（分为应⼒控制式和应变控制式两种）。
（1）三轴压⼒室：压⼒室是三轴仪的主要组成部分，它是由⼀个⾦属上盖、底座以及透明有机玻璃圆筒组成的密闭容器，压⼒室底座通常有3个⼩孔分别与围压系统以及体积变形和孔隙⽔压⼒量测系统相连。
（2）轴向加荷传动系统：采⽤电动机带动多级变速的齿轮箱，或者采⽤可控硅⽆级调速，根据⼟样性质及试验⽅法确定加荷速率，通过传动系统使⼟样压⼒室⾃下⽽上的移动，使试件承受轴向压⼒。
（3）轴向压⼒测量系统：通常的试验中，轴向压⼒由测⼒计（测⼒环或称应变圈等等）来反映⼟体的轴向荷重，测⼒计为线性和重复性较好的⾦属弹性体组成，测⼒计的受压变形由百分表测读。
轴向压⼒系统也可由荷重传感器来代替。
（4）周围压⼒稳压系统：采⽤调压阀控制，调压阀当控制到某⼀固定压⼒后，它将压⼒室的压⼒进⾏⾃动补偿⽽达到周围压⼒的稳定。
土的抗剪强度三轴压力实验流程以及优点
土的抗剪强度三轴压力实验流程以及优点
内容:
土的抗剪强度是评价土体强度的一个重要指标。
为了测试土体的抗剪强度,通常采用三轴压力实验。
三轴压力实验的基本流程如下:
1. 取样:采用无扰动采样获得代表性的土样。
2. 处理样品:将土样制成三轴试验规定的圆柱形试件,两端平整,侧面涂油。
3. 饱和样品:将试件放入三轴仪的样品室内,从下端灌入水使试件饱和。
4. 固结:关闭排水,加载轴向压力使试件达到所需的初始应力状态并固结。
5. 剪切:保持轴向压力不变,逐步加载横向压力使试件发生剪切破坏。
记录各阶段的应变和位移。
6. 分析:根据加载过程中试件的应力和应变关系,绘制应力-应变曲线和抗剪强度包线,计算抗剪强度参数。
三轴压力实验的优点:
1. 可以准确控制和测量各向应力状态。
2. 可以获得土体抗剪强度的重要参数:粘聚力和内摩擦角。
3. 可通过改变固结压力模拟土体不同的初始应力状态。
4. 可通过饱水和排水条件模拟土体的饱水和不饱水状态。
5. 试验设备成熟,测试过程可靠,结果准确。
6. 可通过不同条件的试验对比分析土体抗剪强度的各种影响因素。
综上,三轴压力实验是获得土体抗剪强度参数的标准实验方法,对于土工 engineering 和地基基础设计具有重要意义。
土的三轴压缩实验报告
土的三轴压缩实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过三轴压缩实验，了解土体的力学性质，掌握土体的压缩变形规律，为土的工程应用提供理论依据。
二、实验原理三轴压缩实验，是指在三个互相垂直的轴向上施加压力，测定土体在不同应力状态下的压缩变形及强度参数。
实验中，应变量为土体的轴向应变和径向应变，应力量为轴向应力。
三、实验设备本次实验所需的设备有：三轴试验机、应变仪、振动筛、天平、刷子、塑料袋等。
四、实验步骤1.制样：按照标准规定，取一定量的土样，经过筛分、清洗、调节含水率等处理后，制成规定尺寸的试样。
2.装置：将试样放入试验机中，放置在三轴压缩装置中央。
3.施压：逐渐施加压力，保持速率均匀，直到试样产生明显的压缩变形。
4.记录：在试验过程中，记录轴向压力、轴向应变、径向应变和应变速率等数据。
5.实验结束：当试样变形趋于稳定时，停止施压，记录最大轴向应力和最大径向应变。
6.清理：将试样从试验机中取出，清洁试验机和周围环境。
五、实验结果通过对实验数据的处理和分析，得出了土体的应力-应变曲线和压缩模量等力学参数。
六、实验注意事项1.试样应制备均匀，避免出现裂隙和空洞。
2.施加压力的速率应逐渐加大，避免过快或过慢。
3.实验过程中应注意安全，避免发生意外事故。
七、实验结论本次实验通过三轴压缩实验，测定了土体在不同应力状态下的压缩变形及强度参数，得出了土体的应力-应变曲线和压缩模量等力学参数。
实验结果表明，土体的压缩变形呈现出明显的非线性特性，随着轴向应力的增大，土体的压缩变形逐渐增大，压缩模量逐渐减小。
此外，不同土体的力学性质也存在差异，这需要在工程应用中进行针对性分析和处理。
三轴试验
三轴试验一、基本原理三轴压缩实验是根据摩尔-库伦强度理论，用3～4个试样，分别在不同的恒定周围压力（即小主应力σ3）下施加轴向压力（即主应力差），进行剪切直至破坏，从而确定土的抗剪强度参数。
根据排水条件的不同，三轴试验分为以下三种试验类型：即不固结不排水试验（UU），固结不排水试验（CU），和固结排水试验（CD），试验方法的选择应根据工程情况，土的性质，建筑物施工和运行条件及所采用的分析方法而定。
（1）不固结不排水剪试验（UU）:是在整个实验过程中,从加周围压力和增加轴向压力直到剪坏为止,均不允许试样排水对保和试样可测得总抗剪强度参数CU、ФU或有效抗剪强度参数C′、Ф′和孔隙水压力参数。
（2）固结不排水剪试验（CU）:试验是先使试样在某一周围压力下固结排水，然后保持在不排水的情况下，增加轴向压力直到剪坏为止，可以测得总抗剪强度指标CCu、ФCu或有效抗剪强度参数C′、Ф′和孔隙水压力参数。
（3）固结排水剪试验（CD）:是在整个试验过程中允许试样充分排水，即在某一周围压力下排水固结，然后在充分排水的情况下增加轴向压力直到剪坏为止，可以测定有效抗剪强度指标2Cd、Фd。
二、固结不排水试验（一）仪器设备1、应变控制式三轴压缩仪由周围压力系统，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、承膜筒和对开圆筒，：3、百分表量程3cm或1cm，分度值〉0.01mm。
4、天平程量200g，感量0.01g；程量1000g，感量0. 1g。
5、橡皮膜应具有弹性，厚度应小于橡皮膜直径的1/100，不得有漏气空。
（二）操作步骤1、仪器检查⑴周围压力的测量精度为全量程的1%，测读分值为5kPa。
⑵孔隙水压力系统内的气泡应完全排除。
系统内的气泡可用纯水或施加压力使气泡溶于水，并从试样底座溢出，测量系统的体积因数应小于1.5×10-5cm3/ kPa。
⑶管路应畅通，活塞应能滑动，各连接处应无漏气。
三轴剪切试验
5
的水从试样底座进入，待上部溢出，水头高差一般在 1m 左右，直至流入水量 和溢出水量相等为止。
(3) 反压力饱和法。试件在不固结不排水条件下，在土样顶部施加反压力， 但同时应在试样周围施加侧压力，反压力应低于侧压力 5kPa，当试样底部孔 隙压力其比值∆u/∆σ3＞0.98 时被认为是饱和的，否则再增加反压力和侧压力使 土体内气泡继续缩小，直至满足∆u/∆σ3＞0.98 的条件。 六、不固结不排水剪（UU）试验
许排水，这样从开始加压直至试样剪坏，土中的含水量始终保持不变，孔隙水压 力也不可能消散，可以测得总应力抗剪强度指标cu，φu。 2、固结不排水剪试验（CU）
试样在施加周围压力时，允许试样充分排水，待固结稳定后，再在不排水的 条件下施加轴向压力，直至试样剪切破坏，同时在受剪过程中测定土体的孔隙水 压力，可以测得总应力抗剪强度指标ccu，φcu和有效应力抗剪强度指标c’，φ’。 3、固结排水剪试验（CD）
(3) 调压阀的灵敏度及稳定性；
(4) 精密压力表的精度和误差；
(5) 稳压系统是否存在漏气现象；
(6) 管路系统的周围压力、孔隙水压力、反压力和体积变化装置以及试样上
下端通道接头处是否存在漏气漏水或阻塞现象
(7) 孔压及体变的管道系统内是否存在封闭气泡，若有封闭气泡可用无气泡
水进行循环排气；
(8) 土样两端放置的透水石是否畅通和浸水饱和；
四、试验前的检查和准备
1、仪器性能检查
图 9~7 承膜筒 模筒
１－三轴仪底座；２－透水石；３－试样； 座；２－透水石；３－制样圆膜；（两片合成）
3
图 9~8 砂样制备 １－仪器底
三轴剪切试验操作规程
三轴剪切试验操作规程1、将仪器放在固定位置上，调平仪器。
2、试验前应在各齿轮处加少量机油润滑，打开电源预热20分。
3、三轴试验根据排水情况分为三种类型：即不固结不排水(UU)试验、固结不排水剪（CD）测孔隙水压力(CU)试验和固结排水剪(CD)试验已适用不同工程条件而进行强度指标测定。
4、三轴试验必须制备3个以上性质相同的式样，在不同周围压力下进行试验。
周围压力宜根据工程实际试验要求确定。
5、应变控制式三轴仪由压力式、轴向加压设备、周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力系统、轴向变形和体积变化测量系统组成。
6、附属设备：包括击样器、饱和器、切土器、原状土分样器、切土盘、承膜筒和对开圆膜7、在压力室的底座上，依次放上不透水板、试样及不透水试样帽，将橡皮膜筒套在试样外，并用橡皮圈将橡皮腊两端与此同时底座及试样帽分别扎紧。
8、将压力室罩顶部活塞提高，放下压力室罩，将活塞对准试样中心，并均匀地拧紧底座连接螺母。
向压力室注满纯水待压力室顶部排气孔有水溢出时，拧紧排气孔，并将活塞对准测力计和试样顶部。
9、按电控柜面板的围压设定，设置试验需要的围压值，将离合器调到空位，转动空挡手轮，当试样帽与活塞及测力计接触，装上变形指示计，将测力计和变形指示计调至零位。
10、输入工程编号、土样编号、试验方法，剪切速率。
11、关排水阀，开周围压力阀，施加周围压力，开始剪切。
12、试验结束后，关电动机，关周围压力阀，脱开离合器将离合器调至于粗位，转动粗调手轮，将压力室降下，打开排气孔，排除压力室内的水，拆卸压力室罩，拆除试样。
关掉电源，擦洗仪器。
山西春晖工程质量检测有限责任公司。
动三轴试验操作步骤
动三轴试验操作步骤1 开机1.1 开电脑1.2 开控制器（黑色机箱中红色按钮），打开控制程序，在参数选项中选择“动态试验”；将调整部分改为变形、位移控制，如已经为此种状态，则改为负荷、围压控制，然后再改回（以防开油源时侧向活塞突然升高，水喷出）。
1.3 预热15～30分钟。
1.4 开油源，按“启动”按钮，10秒后按下“高压”按钮，然后缓慢调节调压阀（油源）至5～6Mpa（可根据需要调更高），开冷却水。
2 安装试样说明：试样必须饱和。
试样饱和按照试验规程可以有多种方法，一般选用真空饱和，具体试验步骤见试验规程。
如试验需要，可再进行反压饱和或者水头饱和。
2.1 控制区，调整轴向及侧向为变形、缸位置控制；拖动轴向及侧向平均值调整，使其居于最左或最低以便装样；开上下孔压阀排除管路中气体进行负荷、围压、上孔压、下孔压清零，变形不清零。
2.2 将饱和好的试样套好橡皮膜，两端分别放滤纸、透水石，然后将两端的橡皮膜翻转。
微开下孔压阀，使试样安装底座有一层水膜，将试样平推放在底座上，翻下下端橡皮膜，缠2－3 条橡皮条，每条3－4 圈（橡皮条先缠在底座上）。
2.3 升底座，确认轴向控制方式为变形控制，缓缓拉动轴向调整，右移，约－30mm左右，看试样是否与上底座接触，快要接触时，鼠标点轴向调整，使缓缓上升，接触时负荷具体值与土样软硬程度相关。
2.4 翻上端橡皮膜，微开下孔压阀，向试样中缓缓注入水，以赶出试样与橡皮膜之间的气泡，可使用刷子轻轻驱赶，当无气泡时，可抽出下孔压体变管中的水，然后关下孔压阀。
2.5 盖压力室，依次拧紧6个螺丝，打开压力室右侧的进出水开关。
向压力室注水，当压力室注满水时（上部排气阀出水）关闭进水阀和压力室右侧的进出水开关。
拧紧排气阀。
清理顶盖多余的水。
3 设置参数3.1 调用固结参数菜单区选择设置，选择固结方案，一般为围压、固结比、加载时间和固结时间，修改口令为213t，修改后另存在原目录下，再次调用。
三轴试验操作
三轴试验操作步骤1、准备试件，用游标卡尺测量试件长度和直径，用电子天平测量试件质量，并做记录。
2、准备与试件直径相同的上下钢垫块（如有做水压试验则用专用的水压垫块），测量垫块和试件的总长度，准备相应直径的热缩管，热缩管长度比测量总长度少5～10mm，将热缩管套置在垫块和试件上。
3、打开热吹风至最大档，先从下到上将热缩管两侧棱热缩至平滑，然后整个热缩，热缩路径为螺旋式上升。
（图中为缩好的试样和垫块）4、用O型圈分别套在上下垫块的热缩管上。
5、将引申仪套在缩好的样和垫块上，并固定引伸仪底座（以径向引伸仪为试样高度一半为宜），将轴向变形锥固定在上垫块上，注意轴向变形锥尽量保持水平，引伸仪轴向变形杆均应在变形锥外，接触即可，不要使引伸仪轴向变形杆有太大的变形；拧紧引伸仪径向变形杆的变形螺丝，保持与试样接触，同样不要使引伸仪径向变形杆有太大的变形；将装好的试验件放在三轴压力室底座的定位销上，将引伸仪的引线插头插入三轴缸内接口上 (如有水压则需连接进出水管)；在试件上垫块上放置钢垫块，将三轴球形垫（凹面向上）放在钢垫块上，居中；注意从三轴缸内的底座到钢垫块的高度不得超过298mm)。
6、调节三轴压力室底座小车，使压力室筒正好位于底座上方，底座居中；打开主油泵缓缓放下三轴缸，注意三轴缸内壁不得与样品接触，三轴缸上的回油阀朝向后方，直至三轴缸底座卡垫上方，注意调整卡垫位置，使三轴缸能够顺利落下；当三轴缸顺利落下，与三轴缸底座接触没有缝隙时，一人水平端起三轴缸外套环，一人将卡垫卡住三轴缸，然后将三轴缸外套环水平向下套置在卡垫外；此过程须两人操作，操作过程中注意不要踩踏地面上的电线。
7、卸下三轴缸上的吊环；将径向变形和轴向变形引线插入三轴缸外的插槽中，拧紧；将三轴缸推入主机中（推的过程中注意引线，防止把引线拽断）；检查围压控制柜阀门，使其A、C处于开放状态；并打开压力室底座上透明管和加压管的开关检查三轴缸上的最外侧的回油阀，使其保持开启状态；8、打开控制箱中“EDC”电源开关；(如果不做水压试验则不用打开孔压系统电源)打开电脑中“Test”软件，选择连接“EDC”，会出现如下：点“刷新”会出现计算机所查找到的所有控制器选项(如有不同的机器设置则需要选择不同的设置号,默认设置号为1),点“全选”然后“连接”，连接上后将“EDC1”、“EDC2”和“EDC3”按钮按下，控制的相应通道颜色会有变化,如没反应，表明电脑不能控制硬件，停止试验；9、然后开始压力室充液，打开主控制柜上送油开关，当压力室围压油从回油阀流出时，关闭压力室充液泵电源；关闭回油阀、A阀、压力室底座透明管阀；将压力室推至主油缸上,接触轨道上的垫块对正10、调整油源压力,红圈中旋柄顺时针为加压,逆时针为减压,(压力数在压力表上显示,12Mpa时轴压大约可加载到出水口进水口800kN)，同时把冷却水管接到水源上，(注意进出水方向).打开水源进行冷却。
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应变控制式三轴仪
应变控制式三轴仪用于测量最大周围压力在1.0MPa，直径为39.1mm的土试样。
在轴向静负荷条件下强度和变形特性的三轴剪切力试验，可以进行不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)的三轴试验。
实验仪器及参数：
仪器：应变控制式三轴仪
附属设备：击实筒、饱和器、切土盘、切土器、切土架、原状土分样器、承膜筒、砂样制备模
1. 试件尺寸: 39.1 x 80mm，最大直径300mm*高度600mm
2. 载荷: 0-10kN，最大载荷可达1500kN
3. 应变速率: 0.001 –
4.8mm/min. 无级调速
4. 工作台行程: 100mm maximum
5. 围压: 0 – 2MPa ，最大可以达6MPa
6. 反压: 0 – 2MPa ，最大可以达6MPa
7. 孔压: 0 – 2MPa ，最大可以达6MPa
8. 体积变化: 0 – 50ml
9. 轴向位移: 0 – 30mm
10. 电源: 220V±10% 50Hz
11.仪器尺寸: 主机: 350 x 300 x 1100mm (L x W x H)
控制器: 500 x 500 x 925mm (L x W x H)
12. 仪器重量: 170kg
试样的制备：
砂土试样在三轴仪中的制备过程一般为: ①在橡皮膜内将砂样制备至要求密度; ②加吸力稳住试样,拆试样模,测量试样尺寸; ③安装三轴室,加小围压(约25 kPa) ,释放吸力; ④灌二氧化碳和脱气水; ⑤加反压饱和; ⑥加压固结。
使用方法：
1、取出仪器箱与仪器四周塞块，仪器置于平台上，调节立柱螺丝，仪器平稳后并紧并帽。
2、稍并紧框架下横梁上的六角螺栓，使框架与杠杆基本稳定。
3、检查杠杆两侧与吊圈是否相摩，轴承滚动应灵活，调整平衡锤，使杠杆自重基本平衡，并紧平衡锤并帽，旋开螺栓，与杠杆充分脱开，并将杠杆处于立柱中间。
4、检查前切盒，滚动钢球应放正，滚动灵活五异物卡阻，按规程放入土样，放好透水石，传压板，使框架传压螺钉对准钢球中心。
5、摇动手轮，使上盒刚好接触量力环，百分表对零，同时将垂直移位百分表对零，旋动传压螺钉，适量太高杠杆，若试样未经预压可略高，以免加后土样下沉而使杠杆过于倾斜。
6、按工程实际需要施加垂直载荷，（杠杆应基本位于立柱中间）待土样受载或固定后，拧出螺丝插销，以均匀速度摇动手轮进行剪切，视量力环百分表指针不再前进，或有后退时记
下数值，一般剪切位移应达到4mm左右。
当剪切过程中百分表读数无峰值时，则可剪至
6mm。
7、剪切结束后，退出剪切和垂直载荷（拔出插销，可快速旋退进杆），复原。
注意事项：
1、试验结束后，将剪切盒擦拭干净，有关表面涂以薄层防锈油。
2、量力环应根据使用情况或半年进行一次重新率定。
3、杠杆处轴承使用半年或根据使用情况应给予清洗涂黄油润滑
操作流程：
(1)切取土样：先用钢丝锯或切土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱，放在切土架上，用钢丝锯或切土刀紧靠侧板，由上往下细心协削，边切削边转动圆盘，按规定的高度将两端削平、称量，并取余土测定试样的含水率。
(2)试样饱和：试样有抽气饱和、水头饱和及反压力饱和三种方法，最常用的是抽气饱和，即将试样装入饱和器内，放入真空缸内，与抽气机接通，开动抽气机，连续真空抽气2～4 h，然后停止抽气，静置12 h左右即可。
(3)试样安装：将压力室底座的透水石与管路系统以及孔隙水测定装置充水并放上一张滤纸，然后再将套上乳胶膜的试样放在压力室的底座上，最后装上压力筒，并拧紧密封螺帽，同时使传压活塞与土样帽接触。
(4)施加周围压力：分别按100 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa施加周围压力。
(5)测孔隙水压力：在不排水条件下测定试样的孔隙水压力。
(6)调整测力计：移动量测轴向变形的位移计和轴向压力测力计的初始“零点”读数。
(7)施加轴向压力：启动电动机，合上离合器，开始剪切。
剪切应变速率取每分钟0.5%～1.0%，当试样每产生轴向应变为0.3%～0.4%时，测记一次测力计读数、孔隙水压力和轴向变形读数，直至轴向应变为20%时为止。
(8)试验结束：停机并卸除周围压力，然后拆除试样，描述试样破坏时的形状。
实验数据：
σ1、σ3、砂土的沉降量u、
用实验的σ1、σ3得出的数据绘图，计算τ、ψ。