为了克服直剪试验存在的问题，对重大工程及一些科学研究，应采用更为完善的三轴压缩试验。三轴压缩试验直接量测的是试样在不同恒定周围压力下的抗压强度，然后利用摩尔-库仑破坏理论间接推求出土的抗剪强度。
三轴压缩仪组成如下：
图5-18所示为三轴压缩仪，压力室是三轴压缩仪的主要组成部分，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。
图5-18 三轴压缩仪
1.常用试验步骤
先将圆柱形土样套在薄乳胶膜内，上下扎紧不漏水，置于密闭的压力室中，然后通过周围压力阀向压力室内注入液体。使试件受三相相等的压力。此时，三个主应力相等，土样内不产生剪应力。然后保持σ3不变，再通过活塞杆在顶部施加垂直压力P，使土样中产生剪应力。逐渐加大P，直到土样剪切破坏，记录下破坏时的P值。如图5-19所示。
试件破坏时的主应力关系为
式中 A——试件断面积（m2）；
P——试件破坏时通过传力杆施加的竖向力（kN）。
图5-19 三轴压缩试验原理
以（σ1-σ3）作极限应力圆，如图5-20所示。
图5-20 摩尔破坏包线
2.三轴试验方法(www.xing528.com)
对应于直接剪切试验的快剪、固结快剪和慢剪试验，三轴压缩试验按剪切前受到周围压力σ3的固结状态和剪切时的排水条件，可分为不固结不排水（UU）试验、固结不排水（CU）试验、固结排水（CD）试验三种方法，分别对应于直剪试验的快剪、固结快剪和慢剪试验。
（1）三轴压缩不固结不排水（UU）试验，简称不排水试验。
先向土样施加周围压力σ3，随后立即施加竖向力P直至剪坏。在施加σ3和P的过程中，自始至终关闭排水阀门，不允许土中水排出，这样从开始加压直至试样剪坏，全过程中含水率保持不变，从而实现了不固结不排水剪。这种试验方法所对应的实际工程条件相当于饱和软黏土上快速加荷时的应力状况。
（2）三轴压缩固结不排水（CU）试验，简称固结不排水试验。
试验时先将土样施加周围压力σ3，并打开排水阀门，使土样在σ3作用下充分排水固结。在确认土样的固结已经完成后，关闭排水阀门。施加竖向力P，使土样在不能向外排水的条件下受剪切破坏。
（3）三轴压缩固结排水（CD）试验，简称排水试验。
在整个试验过程中，始终打开排水阀门，即在施加σ3和竖向力P的全过程中，土样始终处于排水状态。
不同的试验方法，所测得的指标是有差别的，应根据工程的实际情况具体分析，以选择基本符合实际工程受荷情况的试验方法。
3.三轴试验方法优点
（1）可严格控制排水条件，准确测定试样在剪切过程中孔隙水压力变化，从而可定量获得土中有效应力的变化情况。
（2）试件中的应力状态比较明确，破坏面是试件的最弱面，一般为α=45°+α/2左右的斜截面，不像直剪仪限定在上下盒之间。
（3）剪切破坏面上应力分布较均匀。
（4）除抗剪强度指标外，还可测定如土的灵敏度、侧压力系数、孔隙水压力系数等力学指标，是土工试验不可缺少的设备。
4.三轴试验方法缺点
（1）构造较复杂。
（2）操作技术要求较高。
（3）试件中的主应力为σ2=σ3，而实际上土体的受力状态未必都属于这类轴对称情况。
适用条件：一级建筑物地基的强度试验。
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