试验六 三轴压缩试验
一、试验目的
土的抗剪强度是指土本身所具有抵抗剪切破坏的极限强度，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。
三轴剪切试验是在三向应力状态下，测定土的抗剪强度参数的一种剪切试验方法。通常用3～4个圆柱体试样，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；然后根据极限应力圆包络线，求得抗剪强度参数。
二、试验方法
根据排水条件不同，三轴剪切试验分为不固结不排水试验（UU ）、固结不排水剪切(CU)和固结排水试验（CD ）。本试验只作部固结不排水剪切试验。
三、仪器设备
1. 应变控制式三轴剪切仪，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、承膜筒和对开圆模。 3. 天平：秤量200g ，感量0.01g ；称量1000g ，感量0.1g 。
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、操作步骤 1. 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φ35mm ，最大直径为φ101mm ，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60mm 。
（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） 对于砂土，应先在压力空底座上依次放上透水石、滤纸、乳胶薄膜和对开圆模筒，然后根据一定的密度要求，分三层装入圆模筒内击突。如果制备饱和砂样，可在圆模筒内通入纯水至1／3高，将预先煮沸的砂料填入，重复此步骤，使砂样达到预定高度，放在滤纸、透水石，顶帽，扎紧乳胶膜。为使试样能站立，应对试样内部施加0.05kgs ／cm 2(5kPa)的负压力或用量水管降低50cm 水头即可，然后拆除对开圆模筒。
（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：
D 0=
D 1+2D 2+D 3
（式中D 1，D 2，D 3分别为试样上、中、下部位的直径）
4
取余土，测定含水率。 2. 试样的安装
（1）在压力室底座上依次放上不透水板、试样及试样帽，将橡皮膜套在试样外，并将橡皮膜两端与底座及试样帽分别扎紧。
（2）装上压力室罩，向压力室内注满纯水，关排气阀，压力室内不应有残留气泡。并将活塞对准千分表和试样顶部。
（3） 关排水阀，开周围压力阀，施加周围压力，周围压力值应与工程实际荷重相适应，
最大一级周围压力与最大实际荷重大致相等。
（4） 转动手轮使试样帽与活塞及千分表接触，装上变形指示计，将千分表和变形指示计读数调至零位。 3. 剪切试样
（1）开动电机，接上离合器，剪切应变速率宜为每分钟应变0.5～1.0％进行。
（2）剪切开始阶段，试样每产生0.3～0.4％的轴向应变，测记一次千分表读数和轴向应变值。当轴向应变大于3％以后，每隔0.7～0.8％的应变值测记一次读数。
（3）当千分表读数出现峰值时，剪切应继续进行，超过5％的轴向应变为止。若当千分表读数无峰值时，剪切应进行到轴向应变为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，拆除压力室外罩，取出试样，描述破坏特征，称试样质量，并测定含水率。
（5）对其余几个试样，在不同围压下重复上述步骤进行剪切试验。
五、试验注意事项
1．试验前，透水石要煮过沸腾把气泡排出，橡皮膜要检查是否有漏洞。 2．试验时，压力室内充满纯水，没有气泡。 六、计算及制图
1. 计算轴向应变ε1：
εi ＝
∆h i
⋅100% h 0
式中：εi — 轴向应变（％）；
∆h i — 试样剪切室高度的变化（mm ）；
h 0— 试验原始高度（mm ）。 2. 试样面积剪切时校正值：
A a =
A 0
1-0. 01ε1
式中：ε1— 轴向应变，（％）； A 0— 试样原始面积（cm 2）。
3. 计算主应力差（σ1-σ3）：
σ1-σ3=C ⋅R ⨯10
A a
式中：σ1— 大主应力，kPa ； σ3— 小主应力，kPa ；
C — 测力计率定系数（N/0.01mm）； R — 测力计读数（0.01mm ）；
A a — 试样剪切时的校正面积（cm 2）； 10 — 单位换算系数。
4. 绘制极限应力圆和强度包络线：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 注脚表示破坏时的数值），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（如图6-1所示）。
图6-1 不固结不排水剪强度包线
七、记录
三轴剪切试验记录（不固结不排水试验）
试验者： 班级 组别 姓名 日期 （1）含水率 （2）密度
（3）剪切试验记录
试验六 三轴压缩试验
一、试验目的
土的抗剪强度是指土本身所具有抵抗剪切破坏的极限强度，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。
三轴剪切试验是在三向应力状态下，测定土的抗剪强度参数的一种剪切试验方法。通常用3～4个圆柱体试样，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；然后根据极限应力圆包络线，求得抗剪强度参数。
二、试验方法
根据排水条件不同，三轴剪切试验分为不固结不排水试验（UU ）、固结不排水剪切(CU)和固结排水试验（CD ）。本试验只作部固结不排水剪切试验。
三、仪器设备
1. 应变控制式三轴剪切仪，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、承膜筒和对开圆模。 3. 天平：秤量200g ，感量0.01g ；称量1000g ，感量0.1g 。
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、操作步骤 1. 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φ35mm ，最大直径为φ101mm ，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60mm 。
（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） 对于砂土，应先在压力空底座上依次放上透水石、滤纸、乳胶薄膜和对开圆模筒，然后根据一定的密度要求，分三层装入圆模筒内击突。如果制备饱和砂样，可在圆模筒内通入纯水至1／3高，将预先煮沸的砂料填入，重复此步骤，使砂样达到预定高度，放在滤纸、透水石，顶帽，扎紧乳胶膜。为使试样能站立，应对试样内部施加0.05kgs ／cm 2(5kPa)的负压力或用量水管降低50cm 水头即可，然后拆除对开圆模筒。
（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：
D 0=
D 1+2D 2+D 3
（式中D 1，D 2，D 3分别为试样上、中、下部位的直径）
4
取余土，测定含水率。 2. 试样的安装
（1）在压力室底座上依次放上不透水板、试样及试样帽，将橡皮膜套在试样外，并将橡皮膜两端与底座及试样帽分别扎紧。
（2）装上压力室罩，向压力室内注满纯水，关排气阀，压力室内不应有残留气泡。并将活塞对准千分表和试样顶部。
（3） 关排水阀，开周围压力阀，施加周围压力，周围压力值应与工程实际荷重相适应，
最大一级周围压力与最大实际荷重大致相等。
（4） 转动手轮使试样帽与活塞及千分表接触，装上变形指示计，将千分表和变形指示计读数调至零位。 3. 剪切试样
（1）开动电机，接上离合器，剪切应变速率宜为每分钟应变0.5～1.0％进行。
（2）剪切开始阶段，试样每产生0.3～0.4％的轴向应变，测记一次千分表读数和轴向应变值。当轴向应变大于3％以后，每隔0.7～0.8％的应变值测记一次读数。
（3）当千分表读数出现峰值时，剪切应继续进行，超过5％的轴向应变为止。若当千分表读数无峰值时，剪切应进行到轴向应变为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，拆除压力室外罩，取出试样，描述破坏特征，称试样质量，并测定含水率。
（5）对其余几个试样，在不同围压下重复上述步骤进行剪切试验。
五、试验注意事项
1．试验前，透水石要煮过沸腾把气泡排出，橡皮膜要检查是否有漏洞。 2．试验时，压力室内充满纯水，没有气泡。 六、计算及制图
1. 计算轴向应变ε1：
εi ＝
∆h i
⋅100% h 0
式中：εi — 轴向应变（％）；
∆h i — 试样剪切室高度的变化（mm ）；
h 0— 试验原始高度（mm ）。 2. 试样面积剪切时校正值：
A a =
A 0
1-0. 01ε1
式中：ε1— 轴向应变，（％）； A 0— 试样原始面积（cm 2）。
3. 计算主应力差（σ1-σ3）：
σ1-σ3=C ⋅R ⨯10
A a
式中：σ1— 大主应力，kPa ； σ3— 小主应力，kPa ；
C — 测力计率定系数（N/0.01mm）； R — 测力计读数（0.01mm ）；
A a — 试样剪切时的校正面积（cm 2）； 10 — 单位换算系数。
4. 绘制极限应力圆和强度包络线：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 注脚表示破坏时的数值），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（如图6-1所示）。
图6-1 不固结不排水剪强度包线
七、记录
三轴剪切试验记录（不固结不排水试验）
试验者： 班级 组别 姓名 日期 （1）含水率 （2）密度
（3）剪切试验记录