三轴压缩试验
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。
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
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
岩石三轴压缩强度的测试和解释
岩石三轴压缩强度的测试和解释岩石是地质体中的一种常见材料，其力学性质对于工程建设和地质研究具有重要意义。
岩石的三轴压缩强度是评估其抗压能力的重要指标之一。
本文将介绍岩石三轴压缩强度的测试方法及其解释。
一、测试方法1. 样品制备：从研究区域地质剖面中采集岩心或岩样，保证样品的完整性和代表性。
根据实际需要，将样品修整为规定的几何形状，如圆柱体或长方体。
2. 试样尺寸和形状：根据岩石类型和实验目的，选择试样的尺寸和形状。
常见的试样形状有圆柱体和球体，尺寸则应根据具体实验要求进行确定。
一般要求试样尺寸在一定范围内，以保证实验结果的可比性。
3. 试验设备：进行岩石三轴压缩强度测试，需要使用专用的试验设备，如岩石三轴试验机。
该设备主要由负荷装置、围压装置、应变测量装置和数据采集系统组成。
4. 实验过程：将试样置于试验机上，施加垂直于试样表面的压力，即围压。
同时，在试样的另一侧施加两个垂直方向的应力，即主应力。
应力的施加可通过液压或机械方式实现。
增加主应力的大小和速度要逐渐进行，以保证试样不发生失稳破坏。
5. 强度参数确定：在试验过程中，记录试样的应变和承受的应力。
根据试验数据，确定岩石的三轴压缩强度参数，如强度曲线、极限强度、应力应变曲线等。
二、解释1. 强度曲线：在三轴压缩试验中，通过改变应力状态下的应变量，绘制出岩石试样的应力-应变曲线。
该曲线反映了试样的变形特性和强度状况。
一般来说，岩石的应力-应变曲线表现为线性变化，在达到极限强度点后呈现非弹性变化。
2. 极限强度：岩石的极限强度是指在岩石试样受到最大应力时发生破坏的强度。
通过三轴压缩试验可以确定岩石的极限强度，并用于评估其抗压能力。
3. 应力应变曲线：应力应变曲线是描述岩石在三轴压缩过程中应力和应变关系的图像。
从应力应变曲线中可以获得岩石的变形特性和性能参数，如弹性模量、刚度等。
4. 强度参数的影响因素：岩石的三轴压缩强度受到多种因素的影响，如岩石的物理性质、孔隙率、围压大小、岩石结构和温度等。
三轴压缩试验
三轴压缩试验
一、试验目的
同直剪
二、基本原理
根据摩尔-库仑强度理论，用3-4个试样，分别在不同的恒定围压下施加轴向压力，进行剪切直至破坏，从而确定土的抗剪强度指标c 、Ф。
三、试验方法
1. 不固结不排水剪试验（UU ）
2. 固结不排水剪试验（CU ）
3. 固结排水剪试验（CD ）
四、仪器设备
1. 静力三轴仪
2. 附属设备：饱和器、切土器、承膜筒、对开模等
3. 橡皮膜。
五、操作步骤（UU ）
1. 仪器检查
（1） 孔隙水压力量测系统内的气泡应完全排除。
（2） 保证各管路畅通。
（3） 检查橡皮膜是否有破损。
2. 对压力室底座充水，在底座上放置不透水板、并依次放置试样、不透水板及加压冒。
3. 通过承膜筒将橡皮膜套在试样上，并扎紧两端。
4. 装上压力室外罩，并将压力室充满水。
5. 施加设计围压。
6. 按照剪切应变速率0.5-1.0%/min 对试样进行剪切至破坏，一般应变达到15%停止试验。
六、数据处理
1. 以132σσ+为圆心，132
σσ-为半径，在τσ-应力平面上绘制应力圆。
2.绘制不同围压下应力圆的公切线，该切线倾角为内摩擦角ϕ，与纵轴的截距为粘聚力c 。
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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 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。
固结完成后，关排水阀，测记排水管读数和孔隙水压力读数。
3、试样剪切步骤：
关孔隙水压力阀，微调压力机升降台，使活塞与试样接触，此时轴向变形百分表的变化值为试样固结时的高度变化。
将轴向测力计、轴向变形百分表及孔隙水压力读数均调整至零。
选择剪切应变速率，进行剪切。
粘质土每分钟应变为0.05%～0.1％；粉质土每分钟应变为0.1%～0.5％。
测记轴向压力、孔隙水压力和轴向变形。
试验结束，关电动机和各阀门，开排气阀，排除压力室内的水，拆除试样，描述试样破坏形状。
称试样质量并测定含水量。
1.不固结不排水试验
（1）剪切应变速率宜为每分钟应变0.5%～1.0％。
（2）启动电动机，开始剪切。
试样每产生0.3%～0.4％的轴向应变，测记一次测力计读数和轴向变形值。
当轴向应变大于3％，每隔0.7%～0.8％的应变值测记一次读数。
（3）当测力计读数出现峰值时，剪切应继续进行，超过5%的轴向应变为止。
当测力计读数无峰值时，剪切进行到轴向应变为15%～20%。
（4）试验结束，关电动机，关周围压力阀，开排气阀，排除压力室内的水，拆除试样，描述试样破坏形状。
称试样质量，并测定含水量。
2.固结不排水试验
试样排水固结按下列步骤进行：
（1）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。
固结完成后，关排水阀，测定排水管读数和孔隙水压力读数。
（2）微调压力机升降台，使活塞与试样接触，此时轴向变形百分表的变化值为试样固结时的高度变化。
剪切试样按下列步骤进行：
（1）将轴向测力计、轴向变形百分表及孔隙水压力读数均调整至零民。
（2）选择剪切应变速率，进行剪切。
粘质土每分钟应变为0.05%～0.1%；粉质土每分钟应变0.1%～0.5%。
（3）测记轴向压力、孔隙水压力和轴向变形。
（4）试验结束，关电动机和各阀门，开排气阀，排除压力室内的水，拆除试样，描述试样破坏形状。
称试样质量并测定含水量。
3.固结排水试验
试样的安装、固结和剪切，与固结不排水试验的相应步骤相同，但在剪切过程中应打开排水阀，剪切速率采用每分钟应变0.003％～0.012％。
六、数据整理与分析
1．不固结不排水试验
（1）轴向应变应按下式计算：
式中 为轴向应变值，％；△h i为剪力过程中的高度变化，mm；h0为试样起始高度，mm。
（2）试样面积的校正，应按下式计算：
式中A a为试样的校正断面积，cm2；A0为试样的初始断面积，cm2。
（3）主应力差应按下式计算：
式中σ1为大主应力，kPa；σ3为小主应力，kPa；C为测力计率定系数，N／0.0l mm 或N／mV； R为测力计读数0.01 mm或mV； 10为单位换算系数。
（4）以（σ1－σ3）的峰值为破坏点，无峰值时，取15％轴向应变时的主应力差值作为破坏点。
以法向应力为横坐标，剪应力为纵坐标，在横坐标上以（σ1f+σ3f）/2为圆心，（σ1f－σ3f）/2为半径（f注脚表示破坏），在τ-σ应力平面图上绘制破损应力圆，并绘制不同周围压力下破损应力圆的包线，由破损应力圆的包线求出不排水强度参数c，ϕ，下图所示。
不固结不排水剪强度包线
2．固结不排水试验
（1）按下式计算试样固结后的高度：
式中h c为试样固结后的高度，cm；△V为试样固结后与固结前的体积变化，cm3。
（2）试样固结后的面积，按下式计算：
式中A c为试样固结后的断面积，cm2。
（3）剪切时试样的校正面积，按下式计算。
（4）主应力差与不固结不排水试验计算方法相同。
（5）孔隙水压力系数，按下列公式计算：
初始孔隙水压力系数
式中B为初始孔隙水压力系数；u0为施加周围压力产生的孔隙水压力，kPa。
破坏时孔隙水压力系数
式中A f为破坏时的孔隙水压力系数；u f为试样破坏时，主应力差产生的孔隙水压力，kPa。
（6）绘制破损应力圆并确定摩擦角和粘聚力，如下图所示。
固结不排水剪强度包线
3．固结排水试验
剪切时试样的校正面积，应按下式计算：
式中为剪切过程中试样的体积变化，cm3；为剪切过程中试样的高度变
化，cm。
其余如试样固结后的高度、面积，主应力差等按固结不排水试验的相应公式计算。
绘制破损应力圆并确定摩擦角和粘聚力，如下图所示。
固结排水剪强度包线。