大理岩常规三轴压缩全过程试验和本构方程的研究
三轴压缩试验的步骤
三轴压缩试验的步骤1.试验前的准备工作在进行三轴压缩试验之前，需要完成一些准备工作。
首先，需要选择合适的岩石样品，并进行取样和标记。
取样时应注意样品的代表性和均匀性。
标记样品以便于后续分析和对比。
其次，准备试验设备，包括三轴试验机、压力控制系统、位移测量系统等。
2.样品预处理取得的岩石样品可能存在不同程度的水分含量、应力释放和变形等问题，对试验结果会产生影响。
因此，在进行试验之前需要对样品进行预处理。
通常，样品会被浸泡在水中，以达到饱和状态，并且在试验之前要进行充分的固结和紧密。
3.样品安装将经过预处理的样品安装到三轴试验机中。
首先，在试验机中安装好底部的容器，将样品放入容器中，然后加入任何可能需要的填充物，例如颗粒状材料。
注意，在安装过程中要尽量避免样品的变形和破坏。
4.设置载荷和控制参数根据试验要求和待研究的力学性质，设置试验中的载荷和控制参数。
载荷参数通常包括加载速度、加载方式（持续加载或脉冲加载）和加载幅值等。
控制参数通常包括应力和应变控制。
5.开始试验在设置好载荷和控制参数后，开始试验。
启动三轴试验机，将载荷施加到样品上。
控制和监测试验过程中的载荷和位移，以保证试验过程的准确性和可重复性。
在试验过程中可以记录一些数据，如应力应变关系曲线和变形特征等。
6.观察和记录试验结果在试验过程中，需要观察和记录一些重要的试验结果，例如样品的变形和破坏情况，以及载荷和位移的变化趋势。
通过观察和记录这些试验结果，可以评估样品的力学性质，如强度、变形模式和变形参数等。
7.数据处理和分析在试验结束后，需要对试验所得到的数据进行处理和分析。
对试验结果进行统计和计算，绘制相应的图表和曲线，以得到更具体和详细的试验结论。
8.结果讨论和总结在实施了数据处理和分析之后，进行试验结果的讨论和总结。
评估试验所得到的结论的可靠性和适用性，并对试验中可能存在的问题和改进方向进行分析和讨论。
以上是三轴压缩试验的正式步骤。
在实施这些步骤时，需要细心操作，严格控制试验条件，以得到准确和可靠的试验结果。
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。
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。
测定岩石三轴压力条件下的强度与变形参数
测定岩石三轴压力条件下的强度与变形参数岩石的强度与变形参数是岩石力学中重要的研究内容，对于岩石的工程应用和开采过程有着重要的指导意义。
在实际工程中，岩石在三轴压力条件下的强度和变形参数的测定对于工程的安全和可靠性有着重要的影响。
本文将从实验方法、测试数据及分析结果三个方面对岩石三轴压力条件下的强度和变形参数进行测定的过程进行详细介绍。
以岩石三轴压缩试验为例，首先介绍实验方法。
这种试验是最常用的测定岩石强度和变形参数的方法之一、实验基本原理是在一个闭合的容器中，以相等的速率施加垂直压力，并同时在两个相互垂直的方向上施加水平应力。
实验中通常使用与实际设计或开采条件相似的岩石样本，以保证测试结果的可靠性。
其次是测定的测试数据。
在实验过程中，需要测定岩石的强度和变形参数，其中包括抗压强度、拉应力-应变曲线、体积应变和剪切应变等参数。
抗压强度是岩石承受最大垂直压力下的抵抗能力，可以通过测定岩石在试验中的最大承载力来得到。
而拉应力-应变曲线描述了岩石在拉应力下的变形行为，通过测量应力和应变来绘制曲线。
体积应变则是指岩石在三轴压缩过程中的体积变化情况，可以通过测量试样的尺寸变化来计算得到。
剪切应变则是指岩石在剪切力作用下的变形情况，可以通过测量试样的位移和变形形态来计算得到。
最后是对测定结果的分析。
通过实验测定得到的数据，可以对岩石的强度和变形参数进行分析。
在抗压强度方面，可以计算出岩石的抗压强度、抗压变形模量等参数，从而评价岩石的承载能力。
而在变形参数方面，可以分析拉应力-应变曲线的形状和体积应变的变化趋势，从而对岩石的变形特征进行评估。
此外，还可以通过剪切试验获得岩石的剪切强度和应力-应变关系，从而描述岩石的剪切特性。
综上所述，测定岩石三轴压力条件下的强度和变形参数是岩石力学研究中非常重要的内容。
通过实验方法的选择、测试数据的测量和分析结果的评估，可以更好地了解岩石在压力作用下的强度和变形特性，为工程应用提供科学的依据和指导。
4.2.3 岩石三轴试验及变形特点
常规三轴实验
123
σσσ>= 岩石强度及变形特征与岩石的应力状态密切相关，围压对岩石变形特性的影响很大。
岩石在三向荷载下的变形特性是通过三轴压缩试验方法来测定的。
真三轴实验优点
缺点
成果整理
轴向1σ1
ε绘制成果曲线
11σε~()
321εεε+~径向
3σ2ε3
ε()1
33
112σσσσμ---=
B B ()1
312εμσσ-=
E 3
1
B εε=
与单轴压缩条件下的应力-应变曲线比较：
非线性特征
仍符合线弹性材料的性状
剪胀，
破坏前兆
脆性破坏
由脆性到塑性
扩容
应变硬化
定义
岩石破坏的前兆细微裂隙的形成扩大于平行细观机理
扩容现象
工程应用
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）。
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。
岩石三轴强度实验细则
试验五 岩石三轴剪切强度试验（一）目的与意义测定在有限侧压条件下，岩石根据强度及变形特征，并借助三轴实验，结合抗拉，抗压实验结果，确定岩石的极限应力圆包络线（强度包络线）。
（二）定义 是指岩石在三向应力作用下，抵抗破坏的能力。
岩石三轴试验是将岩石样品放在三向应力状态下的压力室内，测其强度和变形，通过试验可确定岩石的强度包络线，并计算出内聚力c 和内摩擦系数。
（三）基本原理岩石室内三轴实验是在三向应力状态下测定和研究岩石试件强度及变形特征的一种室内实验。
本实验是在13δδδ<=条件下进行的，即为常规三轴实验。
（一）设备与材料1． 实验设备：（1）岩石三轴应力实验机；（2）压力室；（3）油泵；（4）岩石钻样机；（5）岩石切样机；（6）岩石磨平机2． 实验材料：（1）液压油；（2）游标卡尺；（3）乳胶膜；（4）三角尺；（5）量角器；（6）活扳子；（7）螺丝刀；（8）记号笔；（9）钳子；（10）记录纸；（11）标准岩石样品50×100mm ；（12）胶布；（13）电笔。
三轴试验：1、真三轴：1σ>2σ>3σ;2、假三轴（常规三轴）：1σ>2σ＝3σ，等围压。
岩石三轴试验机是在普通压力机上装配成符合技术要求的三轴压力室，压力室必需有保持侧压力稳定的稳压装置。
（二）试验步骤岩石三轴试验机是在普通压力机上装配成符合技术要求的三轴压力室，压力室必须有保持侧压力稳定的稳压装置。
1．三轴试验样品数量不少于5块，不同围压1块；加工精度，测量试件尺寸：1）尺寸：（1）圆柱体试件直径Φ48~54mm ，高100mm ；（2）试件直径与高度，或边长之比为1：2.00~2.50。
2）精度：（1）、两端面的平行度最大误差不超过0.05mm ；（2）、在试件整个高度上，直径误差不超过0.3mm ；（3）、端面应垂直试件轴，最大偏差不超过0.25度。
2 ．测量好试件尺寸后，用耐油橡胶或乳胶质保护套，能有效防止油液与样品接触。
三轴压缩实验数值解析步骤
三轴压缩实验数值解析步骤三轴压缩实验是一种常用的地质力学实验方法，用于研究土体在不同应力条件下的力学行为。
数值解析步骤如下：1. 建立土体的本构模型：根据土体的物理特性和实验条件，选择适当的本构模型描述土体的力学行为。
常用的有弹性模型、弹塑性模型、细观力学模型等。
2. 初始化模型参数：根据实验中使用的土体样本的物理特性和实验条件，设置模型的初始参数。
包括土体的弹性模量、剪切模量、泊松比等。
3. 定义加载条件：根据实验的加载方式和加载路径，定义模型的加载条件。
包括加载应力的大小和方向，加载速率等。
4. 网格划分和边界条件设置：将土体样本离散化为有限元网格，设置边界条件。
边界条件包括边界位移或边界应力。
5. 求解数值模型：利用数值方法（如有限元法）对离散化的土体模型进行求解。
通过迭代计算，得到模型在不同加载阶段的应力和应变分布。
6. 结果分析和验证：对求解得到的应力和应变结果进行分析和验证。
与实验结果进行比较，评估模型的准确性和可靠性。
7. 参数调整和模拟：根据分析和验证的结果，对模型参数进行调整，进一步优化模型。
可通过改变初始参数、加载条件等方式进行模拟计算，得到更准确的结果。
8. 结果解释和应用：根据数值模拟的结果，解释实验现象，探究土体的力学性质和行为规律。
以及对实际工程问题进行分析和预测，指导设计和施工实践。
需要注意的是，数值解析是一种理论模拟方法，模型参数的选择和边界条件的设置对结果的影响很大。
因此，在进行数值解析之前，需要对实际问题进行充分的实验观测和数据采集，以准确把握土体的物理特性和实验条件，保证数值模型的可靠性和有效性。
三轴压缩试验.
试样为圆柱形，高度与直径指标一般采用2~2.5。
2
三轴压缩试验
3
三轴压缩试验
4
三轴压缩试验
5
三轴压缩试验
应力特点： • 试样是轴对称应力状态
轴向力F
• 垂直应力z一般是大主应力1
• 侧向应力总是相等x=y，且 为中、小主应力2=3
水试样施加围压力1=2=3 • 剪切：施加应力差Δ1=1-3
y c
z c 1
x c
应力特点与试验方法
6
三轴压缩试验
不固结不排水试验（UU试验） Unconsolidated Undrained Triaxial test (UU) 总应力抗剪强度指标： cu u （ cuu uu ） 固结不排水试验（CU试验） Consolidated Undrained Triaxial test (CU) 总应力抗剪强度指标：ccu cu 固结排水试验（CD试验） Consolidated Drained Triaxial test (CD) 总应力抗剪强度指标： cd d （c ）
试验类型与强度指标
7
三轴压缩试验
单元体试验，试样内应力和应变相对均匀
应力状态和应力路径明确
排水条件清楚，可控制
破坏面不是人为固定的
设备操作复杂 现场无法试验 常规三轴试验不能反映2的影响
说明： 3＝0 即为无侧限抗压强度试验
常规三轴试验优缺点
8
土的抗剪强度与地基承载力
三轴压缩试验
单位：石家庄铁道大学
主讲人：熊保林副教授
1
三轴压缩试验 三轴压缩试验是直接量测试样在不同恒定周围 压力下的抗压强度，然后利用莫尔-库仑破坏理论间 接推求土的抗剪强度。 三轴压缩仪是目前测定土抗剪强度较为完善的 仪器，三轴仪的压力室如图4-9所示。它是一个由金 属上盖、底座和透明有机玻璃圆筒组成的密闭容器。