三轴压缩试验成果|地基与基础

三轴压缩试验原理是根据莫尔—库伦强度理论得出的。三轴压缩仪主要由压力室、加压系统和量测系统三大部分组成，图4-7 是三轴压缩仪的压力室示意图，它是一个由金属顶盖、底座和透明有机玻璃圆筒组成的密闭容器。

试验时，先将圆柱形土样套在乳胶膜内，将它放入透明、密闭压力室内，然后通过底座中的阀门A，向压力室内压入水，使试样三个轴向受到相同压力σ3，此时土样没有剪应力，再通过活塞座施加竖向压力q，使土样中产生剪应力。在固定σ3作用下，不断增大q，直至土样剪破。根据最大主应力σ1＝σ3＋q 和最小主应力σ3，可绘制一个极限应力圆。取3～5 个相同土样，在不同的周围压力σ3下进行剪切破坏，可得到相应的σ1，便可绘出几个极限应力圆，这些极限应力圆的公切线，即为该土样的抗剪强度线，如图4-8所示，由此得出c、φ值。

图4-7　三轴剪切仪压力室示意图

1—竖向加荷活塞；2—顶盖；3—有机玻璃圆筒；4—乳胶膜；5—底座；6—活塞座；7—压力表(www.xing528.com)

图4-8　三轴剪切试验成果

根据试验排水条件的不同，三轴压缩试验也可分为不排水剪、固结不排水剪和排水剪三种试验方法：不排水剪是在试样施加σ3和q 时始终关闭B 阀，不让试样排水；固结不排水剪是在施加固结压力σ3时，打开B阀，让试样充分排水固结，然后关闭B 阀，逐级增大q，使试样剪破；排水剪则是在试验时，始终打开阀门B，让试样自由排水。对于不排水剪和固结不排水剪试验，还可测出试样中产生的孔隙水压力u，因而可以求出土的有效应力抗剪强度指标c′、φ′值，这种方法称为有效应力法。

三轴压缩试验较直接剪切试验完善，其优点是能比较严格地控制排水条件，并能测定试样的孔隙水压力变化，受力条件比较符合实际，没有人为地限定破裂面，破裂面是最弱面，试验结果较为准确。缺点是仪器的构造复杂，试样制备、试验操作比较麻烦，费用较高，故一般生产部门还用得不太多。