三轴试验操作

试验六三轴试验实验六：三轴试验⼀、基本原理三轴剪切试验是⽤来测定试件在某⼀固定周围压⼒下的抗剪强度，然后根据三个以上试件，在不同周围压⼒下测得的抗剪强度，利⽤莫尔-库仑破坏准则确定⼟的抗剪强度参数。

三轴剪切试验可分为不固结不排⽔试验（UU ）、固结不排⽔试验（CU ）以及固结排⽔剪试验（CD ）。

1、不固结不排⽔试验：试件在周围压⼒和轴向压⼒下直⾄破坏的全过程中均不允许排⽔，⼟样从开始加载⾄试样剪坏，⼟中的含⽔率始终保持不变，可测得总抗剪强度指标U C 和U φ；2、固结不排⽔试验：试样先在周围压⼒下让⼟体排⽔固结，待固结稳定后，再在不排⽔条件下施加轴向压⼒直⾄破坏，可同时测定总抗剪强度指标CU C 和CU φ或有效抗剪强度指标C ′和φ′及孔隙⽔压⼒系数；3、固结排⽔剪试验：试样先在周围压⼒下排⽔固结，然后允许在充分排⽔的条件下增加轴向压⼒直⾄破坏，可测得总抗剪强度指标d C 和d φ。

⼆、试验⽬的1、了解三轴剪切试验的基本原理；2、掌握三轴剪切试验的基本操作⽅法；3、了解三轴剪切试验不同排⽔条件的控制⽅法和孔隙压⼒的测量原理；4、进⼀步巩固抗剪强度的基本理论。

三、试验设备1、三轴剪⼒仪（分为应⼒控制式和应变控制式两种）。

（1）三轴压⼒室：压⼒室是三轴仪的主要组成部分，它是由⼀个⾦属上盖、底座以及透明有机玻璃圆筒组成的密闭容器，压⼒室底座通常有3个⼩孔分别与围压系统以及体积变形和孔隙⽔压⼒量测系统相连。

（2）轴向加荷传动系统：采⽤电动机带动多级变速的齿轮箱，或者采⽤可控硅⽆级调速，根据⼟样性质及试验⽅法确定加荷速率，通过传动系统使⼟样压⼒室⾃下⽽上的移动，使试件承受轴向压⼒。

（3）轴向压⼒测量系统：通常的试验中，轴向压⼒由测⼒计（测⼒环或称应变圈等等）来反映⼟体的轴向荷重，测⼒计为线性和重复性较好的⾦属弹性体组成，测⼒计的受压变形由百分表测读。

轴向压⼒系统也可由荷重传感器来代替。

（4）周围压⼒稳压系统：采⽤调压阀控制，调压阀当控制到某⼀固定压⼒后，它将压⼒室的压⼒进⾏⾃动补偿⽽达到周围压⼒的稳定。

动三轴试验操作步骤1 开机1。

1 开电脑1。

2 开控制器（黑色机箱中红色按钮），打开控制程序，在参数选项中选择“动态试验"；将调整部分改为变形、位移控制,如已经为此种状态，则改为负荷、围压控制，然后再改回（以防开油源时侧向活塞突然升高,水喷出）。

1。

3预热15～30分钟。

1.4 开油源，按“启动”按钮，10秒后按下“高压”按钮，然后缓慢调节调压阀(油源）至5～6Mpa （可根据需要调更高）,开冷却水。

2 安装试样说明：试样必须饱和。

试样饱和按照试验规程可以有多种方法，一般选用真空饱和,具体试验步骤见试验规程。

如试验需要，可再进行反压饱和或者水头饱和。

2。

1 控制区，调整轴向及侧向为变形、缸位置控制；拖动轴向及侧向平均值调整,使其居于最左或最低以便装样；开上下孔压阀排除管路中气体进行负荷、围压、上孔压、下孔压清零，变形不清零。

2.2 将饱和好的试样套好橡皮膜，两端分别放滤纸、透水石,然后将两端的橡皮膜翻转。

微开下孔压阀，使试样安装底座有一层水膜，将试样平推放在底座上，翻下下端橡皮膜,缠2－3条橡皮条,每条3－4圈(橡皮条先缠在底座上）。

2。

3 升底座，确认轴向控制方式为变形控制,缓缓拉动轴向调整,右移，约－30mm左右,看试样是否与上底座接触,快要接触时，鼠标点轴向调整，使缓缓上升，接触时负荷具体值与土样软硬程度相关。

2.4 翻上端橡皮膜,微开下孔压阀，向试样中缓缓注入水，以赶出试样与橡皮膜之间的气泡，可使用刷子轻轻驱赶，当无气泡时，可抽出下孔压体变管中的水，然后关下孔压阀。

2.5 盖压力室，依次拧紧6个螺丝,打开压力室右侧的进出水开关。

向压力室注水，当压力室注满水时（上部排气阀出水）关闭进水阀和压力室右侧的进出水开关。

拧紧排气阀.清理顶盖多余的水。

3 设置参数3.1 调用固结参数菜单区选择设置，选择固结方案,一般为围压、固结比、加载时间和固结时间，修改口令为213t,修改后另存在原目录下，再次调用。

三轴试验一、基本原理三轴压缩实验是根据摩尔-库伦强度理论，用3～4个试样，分别在不同的恒定周围压力（即小主应力σ3）下施加轴向压力（即主应力差），进行剪切直至破坏，从而确定土的抗剪强度参数。

根据排水条件的不同，三轴试验分为以下三种试验类型：即不固结不排水试验（UU），固结不排水试验（CU），和固结排水试验（CD），试验方法的选择应根据工程情况，土的性质，建筑物施工和运行条件及所采用的分析方法而定。

（1）不固结不排水剪试验（UU）:是在整个实验过程中,从加周围压力和增加轴向压力直到剪坏为止,均不允许试样排水对保和试样可测得总抗剪强度参数CU、ФU或有效抗剪强度参数C′、Ф′和孔隙水压力参数。

（2）固结不排水剪试验（CU）:试验是先使试样在某一周围压力下固结排水，然后保持在不排水的情况下，增加轴向压力直到剪坏为止，可以测得总抗剪强度指标CCu、ФCu或有效抗剪强度参数C′、Ф′和孔隙水压力参数。

（3）固结排水剪试验（CD）:是在整个试验过程中允许试样充分排水，即在某一周围压力下排水固结，然后在充分排水的情况下增加轴向压力直到剪坏为止，可以测定有效抗剪强度指标2Cd、Фd。

二、固结不排水试验（一）仪器设备1、应变控制式三轴压缩仪由周围压力系统，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、承膜筒和对开圆筒，：3、百分表量程3cm或1cm，分度值〉0.01mm。

4、天平程量200g，感量0.01g；程量1000g，感量0. 1g。

5、橡皮膜应具有弹性，厚度应小于橡皮膜直径的1/100，不得有漏气空。

（二）操作步骤1、仪器检查⑴周围压力的测量精度为全量程的1%，测读分值为5kPa。

⑵孔隙水压力系统内的气泡应完全排除。

系统内的气泡可用纯水或施加压力使气泡溶于水，并从试样底座溢出，测量系统的体积因数应小于1.5×10-5cm3/ kPa。

⑶管路应畅通，活塞应能滑动，各连接处应无漏气。

三轴蠕变试验
（原创版）
目录
1.三轴蠕变试验的定义和目的
2.三轴蠕变试验的设备和试验过程
3.三轴蠕变试验的数据处理和结果分析
4.三轴蠕变试验的应用领域
正文
三轴蠕变试验是一种材料力学性能测试方法，主要用来测定材料在长时间的加载作用下的变形特性。

这种试验对于分析材料的蠕变行为，了解材料的长期性能和结构稳定性具有重要意义。

试验设备主要包括试验机、加载设备、测量设备等。

试验过程中，首先将待测材料制成规定尺寸的试样，然后将试样放置在试验机上，施加恒定的载荷，使试样在三轴向受力，且受力大小按一定的时间变化规律进行变化。

试验过程中，通过测量设备实时记录试样的变形情况，从而得到材料在长时间加载下的变形数据。

试验数据处理和结果分析主要包括两个方面：一是对试验数据进行处理，得到材料蠕变曲线；二是根据蠕变曲线进行结果分析，得到材料的蠕变性能参数，如蠕变速率、蠕变应力等。

三轴蠕变试验广泛应用于土木工程、航空航天、核工业等领域。

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三轴剪切试验操作规程1、将仪器放在固定位置上，调平仪器。

2、试验前应在各齿轮处加少量机油润滑，打开电源预热20分。

3、三轴试验根据排水情况分为三种类型：即不固结不排水(UU)试验、固结不排水剪（CD）测孔隙水压力(CU)试验和固结排水剪(CD)试验已适用不同工程条件而进行强度指标测定。

4、三轴试验必须制备3个以上性质相同的式样，在不同周围压力下进行试验。

周围压力宜根据工程实际试验要求确定。

5、应变控制式三轴仪由压力式、轴向加压设备、周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力系统、轴向变形和体积变化测量系统组成。

6、附属设备：包括击样器、饱和器、切土器、原状土分样器、切土盘、承膜筒和对开圆膜7、在压力室的底座上，依次放上不透水板、试样及不透水试样帽，将橡皮膜筒套在试样外，并用橡皮圈将橡皮腊两端与此同时底座及试样帽分别扎紧。

8、将压力室罩顶部活塞提高，放下压力室罩，将活塞对准试样中心，并均匀地拧紧底座连接螺母。

向压力室注满纯水待压力室顶部排气孔有水溢出时，拧紧排气孔，并将活塞对准测力计和试样顶部。

9、按电控柜面板的围压设定，设置试验需要的围压值，将离合器调到空位，转动空挡手轮，当试样帽与活塞及测力计接触，装上变形指示计，将测力计和变形指示计调至零位。

10、输入工程编号、土样编号、试验方法，剪切速率。

11、关排水阀，开周围压力阀，施加周围压力，开始剪切。

12、试验结束后，关电动机，关周围压力阀，脱开离合器将离合器调至于粗位，转动粗调手轮，将压力室降下，打开排气孔，排除压力室内的水，拆卸压力室罩，拆除试样。

关掉电源，擦洗仪器。

山西春晖工程质量检测有限责任公司。

三轴压缩实验一、实验原理：三轴试验采用圆柱形试样，可以对试样的空间三个坐标方向上施加压力。

试验时先通过压力室内的有压液体，使试样在三个轴向受到相同的周围压力（其大小由压力计测3定），并维持整个试验过程不变。

然后通过活塞向试样施加垂直轴向压力，直到试样剪坏。

二、实验过程1、仪器准备（1）应变控制式三轴仪：包括压力室、轴向位移计等装备（2）天平、其他：击实筒、饱和器、承膜筒、橡皮膜等2、操作步骤试样安装：（1）检查排水管路是否通畅；活塞在套内滑动是否正常；连接处有无漏水、漏气现象。

检查完成后关闭周围压力阀、孔隙压力阀和排水阀，以备使用。

（2）组件击样筒：将三瓣膜拼装好，夹板拧紧，并放置好透水石，在击样筒内部涂抹油（3）制作土样：（本实验才去的土样为沿海淤泥土），将淤泥土分层放入击样土中并击实，每层击实至相同高度，击实用力均匀，直至击完最后一层。

将击样筒中的式样两端整平，去除称其质量。

（4）将橡皮膜套在承膜筒内，两端翻出膜外，从吸嘴稀奇，使膜紧贴承膜筒内壁，然后要在式样外，放弃，翻起橡皮膜取出承膜筒。

将包裹着土样的橡皮膜分别扎紧放在一起底座和试样帽上。

（5）装上压力室外罩。

装是应将活塞提高，以防碰撞试样，然后将活塞你试样帽中心，病均匀地旋紧螺丝，再将轴向测力计对准活塞（6）开排气孔，向压力室冲水，当压力室快注满水时，降低进水速度，水从排气孔溢出时，关闭排气孔（7）开周围压力阀，施加所需的周围压力。

周围压力应与工程的实际荷重相适应，并尽可能使最大周围压力与土体的最大实际荷重大致相等。

（8）旋转手轮，当量力环的量表微动时表示活塞已与试样帽接触，然后将量力环的量表和变形量表的指针调整到零位。

试样剪切：（1）打开周围压力阀，关闭体变管阀、排水管阀、孔隙压力阀、量管阀。

（2）开动马达，接上离合器，进行剪切。

开始阶段，试样每产生垂直应变~%测记量力环量表读数和垂直变形量表读数各一次。

当垂直应变达3%以后，读数间隔可延长为~%各测记一次。

动三轴试验操作步骤1 开机1.1 开电脑1.2 开控制器（黑色机箱中红色按钮），打开控制程序，在参数选项中选择“动态试验”；将调整部分改为变形、位移控制，如已经为此种状态，则改为负荷、围压控制，然后再改回（以防开油源时侧向活塞突然升高，水喷出）。

1.3 预热15～30分钟。

1.4 开油源，按“启动”按钮，10秒后按下“高压”按钮，然后缓慢调节调压阀（油源）至5～6Mpa（可根据需要调更高），开冷却水。

2 安装试样说明：试样必须饱和。

试样饱和按照试验规程可以有多种方法，一般选用真空饱和，具体试验步骤见试验规程。

如试验需要，可再进行反压饱和或者水头饱和。

2.1 控制区，调整轴向及侧向为变形、缸位置控制；拖动轴向及侧向平均值调整，使其居于最左或最低以便装样；开上下孔压阀排除管路中气体进行负荷、围压、上孔压、下孔压清零，变形不清零。

2.2 将饱和好的试样套好橡皮膜，两端分别放滤纸、透水石，然后将两端的橡皮膜翻转。

微开下孔压阀，使试样安装底座有一层水膜，将试样平推放在底座上，翻下下端橡皮膜，缠2－3 条橡皮条，每条3－4 圈（橡皮条先缠在底座上）。

2.3 升底座，确认轴向控制方式为变形控制，缓缓拉动轴向调整，右移，约－30mm左右，看试样是否与上底座接触，快要接触时，鼠标点轴向调整，使缓缓上升，接触时负荷具体值与土样软硬程度相关。

2.4 翻上端橡皮膜，微开下孔压阀，向试样中缓缓注入水，以赶出试样与橡皮膜之间的气泡，可使用刷子轻轻驱赶，当无气泡时，可抽出下孔压体变管中的水，然后关下孔压阀。

2.5 盖压力室，依次拧紧6个螺丝，打开压力室右侧的进出水开关。

向压力室注水，当压力室注满水时（上部排气阀出水）关闭进水阀和压力室右侧的进出水开关。

拧紧排气阀。

清理顶盖多余的水。

3 设置参数3.1 调用固结参数菜单区选择设置，选择固结方案，一般为围压、固结比、加载时间和固结时间，修改口令为213t，修改后另存在原目录下，再次调用。

应变控制式三轴仪应变控制式三轴仪用于测量最大周围压力在1.0MPa，直径为39.1mm的土试样。

在轴向静负荷条件下强度和变形特性的三轴剪切力试验，可以进行不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)的三轴试验。

实验仪器及参数：仪器：应变控制式三轴仪附属设备：击实筒、饱和器、切土盘、切土器、切土架、原状土分样器、承膜筒、砂样制备模1. 试件尺寸: 39.1 x 80mm，最大直径300mm*高度600mm2. 载荷: 0-10kN，最大载荷可达1500kN3. 应变速率: 0.001 –4.8mm/min. 无级调速4. 工作台行程: 100mm maximum5. 围压: 0 – 2MPa ，最大可以达6MPa6. 反压: 0 – 2MPa ，最大可以达6MPa7. 孔压: 0 – 2MPa ，最大可以达6MPa8. 体积变化: 0 – 50ml9. 轴向位移: 0 – 30mm10. 电源: 220V±10% 50Hz11.仪器尺寸: 主机: 350 x 300 x 1100mm (L x W x H)控制器: 500 x 500 x 925mm (L x W x H)12. 仪器重量: 170kg试样的制备：砂土试样在三轴仪中的制备过程一般为: ①在橡皮膜内将砂样制备至要求密度; ②加吸力稳住试样,拆试样模,测量试样尺寸; ③安装三轴室,加小围压(约25 kPa) ,释放吸力; ④灌二氧化碳和脱气水; ⑤加反压饱和; ⑥加压固结。

使用方法：1、取出仪器箱与仪器四周塞块，仪器置于平台上，调节立柱螺丝，仪器平稳后并紧并帽。

2、稍并紧框架下横梁上的六角螺栓，使框架与杠杆基本稳定。

3、检查杠杆两侧与吊圈是否相摩，轴承滚动应灵活，调整平衡锤，使杠杆自重基本平衡，并紧平衡锤并帽，旋开螺栓，与杠杆充分脱开，并将杠杆处于立柱中间。

4、检查前切盒，滚动钢球应放正，滚动灵活五异物卡阻，按规程放入土样，放好透水石，传压板，使框架传压螺钉对准钢球中心。

TSZ-3应变控制式三轴仪（无级调速）中国水电十局中心试验室2012-7-20编写操作步骤一：不固结不排水剪切：1．1：打开反压排水阀（向右，确保加压帽畅通）→固定土样→上升压力室直到与测力环接触：注水：打开压力室上面的排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀→开动水泵开始注水→待排气塞有水溢出时关闭水泵、排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀：根据规程设定围压数值→打开围压注水阀→逆时针旋转手轮到底→关闭围压注水阀→打开围压阀→顺时针旋转手轮至围压设定值→拧紧手轮上的螺帽→点击控制器上的稳压→调整两个百分表归零→根据规程设置速率→点击控制器上的上升、开始剪切→记录位移计每走2mm对应测力计的读数→点击控制器上的停止速率、停止稳压.：卸压排水：打开压力室阀（排水）→轻轻打开压力室排水阀→关闭围压阀→打开压力室上的排气塞→开动水泵开始排水→下降主机压力室→取出土样二：固结不排水剪切：：打开反压排水阀（向右，确保加压帽畅通）→固定土样→上升压力室直到与测力环接触：注水：打开压力室上面的排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀→开动水泵开始注水→待排气塞有水溢出时关闭水泵、排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀：固结：调整反压力管的水位和土样中心线相齐平，读取反压力管的初始水位→打开反压排水阀，开始固结→当孔压值消散到围压的5%左右时(孔压值在固结过程中读取)，固结结束→记录反压力管的刻度，关闭反压排水阀：剪切：根据规程设定围压数值→打开围压注水阀→逆时针旋转手轮到底→关闭围压注水阀→打开围压阀→顺时针旋转手轮至围压设定值→拧紧手轮上的螺帽→点击控制器上的稳压→调整两个百分表归零→根据规程设置速率→点击控制器上的上升、开始剪切→记录位移计每走2mm对应测力计的读数→点击控制器上的停止速率、停止稳压：卸压排水：打开压力室阀（排水）→轻轻打开压力室排水阀→关闭围压阀→打开压力室上的排气塞→开动水泵开始排水→下降主机压力室→取出土样三：固结排水剪切:：打开反压排水阀（向右，确保加压帽畅通）→固定土样→上升压力室直到与测力环接触：注水：打开压力室上面的排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀→开动水泵开始注水→待排气塞有水溢出时关闭水泵、排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀.：固结：调整反压力管的水位和土样中心线相齐平，读取反压力管的初始水位→打开反压排水阀，开始固结→当孔压值消散到围压的5%左右时(孔压值在固结过程中读取)，固结结束→记录反压力管的刻度，关闭反压排水阀.：剪切：根据规程设定围压数值→打开围压注水阀→逆时针旋转手轮到底→关闭围压注水阀→打开围压阀→顺时针旋转手轮至围压设定值→拧紧手轮上的螺帽→点击控制器上的稳压→调整两个百分表归零→根据规程设置速率→打开反压排水阀→点击控制器上的上升、开始剪切→记录位移计每走2mm对应测力计的读数→剪切完毕后读取反压力管上的刻度→点击控制器上的停止速率、停止稳压：卸压排水：关闭反压排水阀→打开压力室阀（排水）→轻轻打开压力室排水阀→关闭围压阀→打开压力室上的排气塞→开动水泵开始排水→下降主机压力室→取出土样.四：反压饱和：打开反压排水阀（向右，确保加压帽畅通）→固定土样→上升压力室直到与测力环接触：注水：打开压力室上面的排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀→开动水泵开始注水→待排气塞有水溢出时关闭水泵、排气塞、压力室阀（注水）、压力室注水阀:反压饱和：根据规程设定围压数值→打开围压注水阀→逆时针旋转手轮到底→关闭围压注水阀→打开围压阀→顺时针旋转手轮至围压设定值→拧紧手轮上的螺帽→点击控制器上的稳压→设定反压（一般情况反压比围压大20KPa）→打开反压注水阀→逆时针旋转手轮到底→关闭反压注水阀→打开反压阀→顺时针旋转手轮至反压设定值→拧紧手轮上的螺帽→点击控制器上的稳压→打开体变测量阀→孔压值达到围压值时土样饱和。

动三轴试验操作步骤三轴试验是一种用来研究岩土体力学性质的实验方法。

它通过施加轴向负载和两个正交的侧向负载来模拟实际工程中的应力状态。

以下是进行三轴试验的一般操作步骤：1.准备工作：a.确定试验目的和研究对象。

b. 准备试样，通常使用直径50mm和高度100mm的圆柱形试样。

c.计算所需的试验应力（轴向和侧向）和应变水平。

d.准备试验设备，包括三轴试验机、数据采集系统等。

2.装配试样：a.在试样上下两面涂抹润滑剂，以确保试样表面平滑并减少摩擦。

b.在试样上下两面安装薄膜，以防止试样与应力传感器接触。

c.将试样放入三轴试验机的试样夹具中，并确保试样与夹具接触紧密。

3.调整试验设备：a.确保三轴试验机的水平度，以避免试样受到非均匀应力的影响。

b.安装应力传感器和变形传感器，并校准它们的读数。

c.连接数据采集系统，并测试其工作正常。

4.施加轴向负载：a.将试样上夹具的一端固定在试验机上，并将另一端与活塞头连接。

b.逐渐施加轴向负载，以达到所需的应力水平。

在施加负载的过程中，记录应力和变形的变化，以便后续分析。

5.施加侧向负载：a.调整侧壁夹具的位置，使其与试样的侧面平行，并确保与试样接触紧密。

b.逐渐施加侧向负载，以达到所需的应力水平。

在施加负载的过程中，记录应力和变形的变化。

6.记录数据：a.使用数据采集系统实时记录试验过程中的应力和变形数据。

b.在每个负载步骤后，记录试样表面的水平变形，以进一步分析土体的力学特性。

7.完成试验：a.当达到所需的应力水平并完成试验后，减小轴向负载和侧向负载，并记录卸载过程中的应力和变形数据。

b.将试样从试验机中取出，并进行后续的应力与应变分析。

8.数据处理和分析：a.对试验过程中获得的应力和变形数据进行处理，得到土体的应力-应变关系曲线以及强度参数。

b.对不同试验条件下的数据进行比较和分析，以进一步研究土体的力学特性。

以上是进行三轴试验的一般操作步骤。

在实际操作中，还需要根据具体的试验目的和研究对象进行一些特殊操作，例如使用不同的负载路径、进行循环加载等。

三轴剪切试验第一节 概述三轴剪切试验被认为是测定土的抗剪强度的一种较完善的方法。

与直剪试验相比，三轴剪节试验有以下优点：1、能控制试验过程中试样的排水条件；2、能量测试样固结和排水过程中的孔隙水应力；3、试样内应力分布均匀。

三轴剪切试验能得到不同条件下土的抗剪强度指标和变形参数。

根据试验过程中排水条件的不同，将三轴试验分为不固结不排水剪（UU ）、固结不排水剪（CU ）和固结排水剪（CD ）等三种类型。

第二节 试验原理和计算公式三轴剪切试试样为圆柱状如图11-1。

试验过程中测量以下参数：1、周围压力，2、竖向应力增量q,3、竖向变形量或竖向应变ε1，4、试样底部的孔隙水应力u,5、试样顶部接排水管量测试样排水量，6、反压力。

不同类型的三轴剪切试验加载过程如下：一、不固结不排水剪（UU ）一组试验通常需四个试样，试验加载顺序如下：1、在每个试样的周围施加相同的初始固结应力，待其固结完成后，量测试样轴向变形量和体积变化；2、对各个试样分别施加不同的围压增量作用，在作用期间不允许试样固结排水，量测由产生的孔隙应力u=1u ∆；3、施加竖向偏应q(q 自零开始增加，至试样破坏时达到最大值qmax)。

施加q 的过程中也不允许试样排水。

在加q 的过程中，量测q 的数值、由q 产生的轴向应变和孔隙水应力u=21u u ∆+∆（2u ∆为由q 产生的孔隙水应力）。

值得注意的是，《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）及其它土工试验标准中规定，对于原状土UU 试验步骤为：施加围压在不排水条件下，量测由产生的孔隙水应力u ，即试样的303σσσ∆+=一次施加，且在作用下不排水，然后施加竖向偏应力q 至试样破坏为止，在加q 的过程中量测q 、轴向应变和孔隙水应力u 。

UU 试验在剪切过程中试样的应力状态为：总应力303301σσσσσσ∆+=+∆+=q （11-1）有效压力：31333/u u u ∆-∆-=-=σσσ （11-2）由UU 试验量测得到孔隙应力系数：⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆-+==∆-=∆=∆∆=---131231)1(σσσA A B B B A A q u u q u A u B （11-3）上列各式中：;,,,;.,;,,,2132133131u u u q u u q u ∆+∆=∆----∆∆+∆----∆∆---剪量过程中孔隙水应力产生的孔隙水应力增量分别为主应力增量分别为大主应力增量小小主应力和孔隙水应力分别为大主应力σσσσσσA ，.,,数分别为四个孔隙应力系-----B B A二、固结不排水剪（CU ）先给四个试样施加不同的围压，让试样在作用下固结排水（该步骤为将施加初始固结应力和围压增量两步合并），在作用下试样固结完成后，施加轴向偏听偏应力q。

动三轴试验操作步骤：第一阶段：启动试验机及控制程序1 开启电源总控制开关、液压源开关和空压机开关。

2 启动电脑和试验系统控制器，待CONTROL灯亮起变成黄色后，系统开始工作。

3 打开软件C \ 桌面\ GCTS，登录密码默认(或GCTS)。

4 点击“液压源”开始工作，使用“低压”工作状态。

第二阶段：启动各传感器并设定系统进入工作状态1 点击“输出功能”，分别启动轴向伺服系统、围压传感器、反压传感器，Axial Actuator，Cell pressure，Back pressure，这个过程中反馈方式全部采用“位移控制”，步骤为“重设—打开”，此时，“打开”灯变为绿色。

2 PVC(分别为孔压、反压和围压的缩写)选择，命令系统将压力指向“压力室”。

这个过程中，有两点需要注意，当反压器中水不多时，点击“到容器”，进行“再次充水”，待结束后，到“压力室”；另外，为避免出现压力外泄，检查压力阀门处于“关闭”。

3 检查管路中是否有气泡，点击“输出功能”，选择反馈“Back pressure”，输入10kPa反压，见水溢出后关闭阀门。

或者：围压、反压控制器管路排气①反压管路排气：A、反压管路C、开始时，管路里会有气体排出，当管路排出完全为水时（如图所示），停止“B”步骤中的点击，停止排气；B、在“输出功能”对话框中，输出和反馈设置如上图所示，然后点击向上的“设置-点”箭头，水会从与反压控制器连接的管路里排出；D、反压管路排气完成后，将反压管连接到底座上的相应阀门连接头；②围压管路排气A、围压管路B、在“输出功能”对话框中，输出和反馈设置如上图所示，然后点击向上的“设置-点”箭头，水会从与围压控制器连接的管路里排出；C、开始时，管路里会有气体排出，当管路排出完全为水时（如图所示），停止“B”步骤中的点击，停止排气；第三阶段：安装试样和三轴室1 砂样的安装：(1) 砂样的安装宜控制总容重和分容重分三层( 38mm试样)—四(70mm试样)层，以距样桶顶端一定距离时靠自重装入样桶(砂雨装样)，不需在仪器上击实。

实验六 三 轴 压 缩 试 验一、三轴压缩实验是测定土的抗剪强度的一种方法，它通常用3~4个圆柱形试样，分别在受压室内施加一定的恒定周围压力（即小主应力σ3）下，再施加轴向压力[即产生主应力差（σ1~σ3）]，进行剪切直至试样破坏为止；然后根据摩尔－库仑理论，求得抗剪强度参数（内摩擦角和内聚力）。

二、实验方法：根据排水条件不同，本试验分为：1. 不固结不排水剪（UU ）：试验是在施加周围压力和增加轴向压力直至破坏过程中均不 允许试样排水。

本试验可以测得总抗剪强度参数u c 、u ϕ。

2. 固结不排水剪（CU 或CU ）：试验是试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在保持不排水的情况下, 增加轴向压力直至破坏。

本试验可以测得总抗剪强度参数cu c 、cu ϕ或有效抗剪强度参数c '、ϕ'和孔隙压力参数。

3. 固结排水剪（CD ）：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, 增加轴向压力直至破坏。

本试验可以测得有效抗剪强度参数d c 、d ϕ和变形参数。

三、仪器设备1. 应变控制式三轴剪力仪：试样控制在一定的变形速率下完成剪切过程，并装有孔隙水压力的量测设备。

三轴仪的基本构造可分为试样压力室、轴向加压装置、周围压力的恒压设备、真空抽气饱和设备、试样体积变化的量测部分和孔隙水压力测量装置等构成；2.旋转式的切土器；3.承膜筒；4.橡皮膜（厚度在0.2mm左右不透水橡皮膜）；5.其他：钢丝锯、切土刀、烘箱、称量盒、干燥器、天平、滤纸、游标卡尺、止水橡皮圈以及活络扳手等工具。

四、不固结不排水剪切试验的操作步骤1．制备三个以上圆柱形试样（原状或人工）。

将人工制备的扰动土或原状土的土样毛坯应大于试样的直径和高度，小心地放在旋转式的切土器内，用钢丝锯或切土刀边转边削的切成所要求的圆柱形试样（试样直径为Ø 39.1mm、Ø 61.8mm 、和Ø101.0mm，高度为直径的二倍至二倍半），并同时测定其容重和代表性含水率。

试验规程微机控制冻土三轴试验机操作规程说明1 试验机的开机1.1 打开控制器电源开关1.2 打开计算机，启动试验程序（说明：开启油源前，将侧向缸和轴向缸的给定调整均调整为最底部）1.3 开油源(注意可根据试验要求选择合适的系统压力)（说明：根据土样所在的深度特征，估计施加周围压力的大小，选择合适的系统压力，一般情况下，当系统压力为3MPa时，围压可达到7MPa; 当系统压力为7MPa时，围压可达到15MPa）;1.4 在位移控制方式下装夹试样(说明：在装夹试样前，用支撑杆支起中间活动杆顶端的法兰；安装试样并沾干净压力室底板上的沙土，放好O型圈，拧紧连接螺丝；将压力室底板推进低温箱；施加围压，直至排油孔有气泡冒出，拧紧排气孔；待中间活动杆跟传感器连接杆接触时，手动切换侧向为围压控制，施加围压，保证侧向缸不是上升到最顶端，否则需要切换侧向为位移控制，再向侧向液压缸中抽油；待围压加载到设定值后，将支撑杆拿掉，抬升轴向作动器使压力室底板的四个轮子脱离开导轨，具体抬升的高度可计算出，使试样顶端恰好与活动杆底部接触；开启低温箱养护试样；若试样需要固结排水，在侧向作动器处在中间位置以上且土样本身的含水量较大需要分级进行固结，可选择[固结]，以程序控制的方式进行固结；在侧向作动器处在中间位置以下且土样本身的含水两较少，无须进行分级控制，直接按另一种固结程序进行。

）1.5 建立新工程或打开一个已经有的工程，设定试验参数，1.6 对新工程：按固结前采样(说明：固结部分的思路为以当前的周围压力和主应力为基础，设定周围压力的总的变化量及主应力随周围压力变化的系数和固结级数，对每级固结来说，需要设置固结结束时间以完成每级的等时间固结；在整个固结操作中，可完全根据向导的提示进行操作，固结完毕后可进入各种试验)。

1.7 对新工程：选择固结方式开始固结1.8 按[试验]按钮开始试验(说明：试验前需根据试样的高度抬升轴向作动器，尽可能使试样顶部和活动杆底端接触；转变控制方式，除三轴剪切应变控制为变形控制外，其他的试验均可手动切换到负荷控制；设定预加载荷；开始试验)1.9 试验结束，先关油源。

三轴试验一、基本原理三轴压缩实验是根据摩尔-库伦强度理论，用3～4个试样，分别在不同的恒定周围压力（即小主应力σ3）下施加轴向压力（即主应力差），进行剪切直至破坏，从而确定土的抗剪强度参数。

根据排水条件的不同，三轴试验分为以下三种试验类型：即不固结不排水试验（UU），固结不排水试验（CU），和固结排水试验（CD），试验方法的选择应根据工程情况，土的性质，建筑物施工和运行条件及所采用的分析方法而定。

（1）不固结不排水剪试验（UU）:是在整个实验过程中,从加周围压力和增加轴向压力直到剪坏为止,均不允许试样排水对保和试样可测得总抗剪强度参数CU、ФU或有效抗剪强度参数C′、Ф′和孔隙水压力参数。

（2）固结不排水剪试验（CU）:试验是先使试样在某一周围压力下固结排水，然后保持在不排水的情况下，增加轴向压力直到剪坏为止，可以测得总抗剪强度指标CCu、ФCu或有效抗剪强度参数C′、Ф′和孔隙水压力参数。

（3）固结排水剪试验（CD）:是在整个试验过程中允许试样充分排水，即在某一周围压力下排水固结，然后在充分排水的情况下增加轴向压力直到剪坏为止，可以测定有效抗剪强度指标2Cd、Фd。

二、固结不排水试验（一）仪器设备1、应变控制式三轴压缩仪由周围压力系统，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、承膜筒和对开圆筒，：3、百分表量程3cm或1cm，分度值〉0.01mm。

4、天平程量200g，感量0.01g；程量1000g，感量0. 1g。

5、橡皮膜应具有弹性，厚度应小于橡皮膜直径的1/100，不得有漏气空。

（二）操作步骤1、仪器检查⑴周围压力的测量精度为全量程的1%，测读分值为5kPa。

⑵孔隙水压力系统内的气泡应完全排除。

系统内的气泡可用纯水或施加压力使气泡溶于水，并从试样底座溢出，测量系统的体积因数应小于1.5×10-5cm3/ kPa。

⑶管路应畅通，活塞应能滑动，各连接处应无漏气。

全自动三轴试验系统操作手册（DS08、ZS08型）北京华勘科技有限责任公司2013年05月目录第1章安装调试1.1采集器、控制器前后面板说明‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11.2气、水管路连接‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥21.3试验软件安装‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3 第2章试验参数2.1传感器参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥32.2通用参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥42.3剪切通用参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥52.4等向固结参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥52.5 K0固结参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥62.6一个试样多级加荷剪切参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥62.7反压饱和试验参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥72.8基床系数试验参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥72.9弹性模量试验参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥82.10体积变形模量试验参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥82.11剪切模量试验参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8 第3章操作命令3.1 常用操作命令‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥93.2其它操作命令‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10 第4章试验准备与实施4.1 试验准备‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114.2 开始试验‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥124.3 试验结束‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥124.4中压三轴阀门操作说明‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12 第5章设备维护及注意事项5.1体变传感器调试‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥135.2增压装置调试‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥135.3传感器零点校正‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥135.4围压、主应力差传感器示值检查‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥145.5孔压传感器及孔压管路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥155.6排水传感器及排水管路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥155.7排水传感器标定‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥155.8注意事项‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥15 第 6 章常见故障处理6.1不联机‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥166.2传感器示值异常‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥166.3孔压管路堵塞‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥176.4排水管路堵塞‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥176.5不能加围压‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥176.6试验过程中异常情况及原因‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥18第一章安装调试1.1采集器、控制器前后面板说明1．采集器前面板（1）“复位”按钮，用于仪器运行出现异常时强行退出试验程序。

三轴压缩试验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。

三轴压缩仪由压力室、轴向加荷系统、施加周围压力系统、孔隙水压力量测系统等组成。

常规试验方法的主要步骤如下：将土切成圆柱体套在橡胶膜内，放在密封的压力室中，然后向压力室内压入水，使试件在各个方向受到周围压力，并使液压在整个试验过程中保持不变，这时试件内各向的三个主应力都相等，因此不发生剪应力。

然后再通过传力杆对试件施加竖向压力，这样，竖向主应力就大于水平向主应力，当水平向主应力保持不变，而竖向主应力逐渐增大时，试件终于受剪而破坏。

设剪切破坏时由传力杆加在试件上的竖向压应力为Δσ1，则试件上的大主应力为σ1=σ3+Δσ1，而小主应力为σ3，以(σ1-σ3)为直径可画出一个极限应力圆，如图中的圆I，用同一种土样的若干个试件(三个上)按以上所述方法分别进行试验，每个试件施加不同的周围压力σ3，可分别得出剪切破坏时的大主应力σ1，将这些结果绘成一组极限应力圆，如图中的圆Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。

由于这些试件都剪切至破坏，根据莫尔-库伦理论，作一组极限应力圆的公共切线，即为土的抗剪强度包线，通常可近似取为一条直线，该直线与横坐标的夹角即为土的内摩擦角ψ，直线与纵坐标的截距即为土的内聚力c。

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的固结程度和剪切时的排水条件，分为以下三种试验方法：（1）不固结不排水试验试样在施加周围压力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水，试验自始至终关闭排水阀门。

(2)固结不排水试验试样在施加周围压力σ3打开排水阀门，允许排水固结，待固结稳定后关闭排水阀门，再施加竖向压力，使试样在不排水的条件下剪切破坏。

(3)固结排水试验试样在施加周围压力σ3时允许排水固结，待固结稳定后，再在排水条件下施加竖向压力至试件剪切破坏。

三轴试验操作步骤1、准备试件，用游标卡尺测量试件长度和直径，用电子天平测量试件质量，并做记录。

2、准备与试件直径相同的上下钢垫块（如有做水压试验则用专用的水压垫块），测量垫块和试件的总长度，准备相应直径的热缩管，热缩管长度比测量总长度少5～10mm，将热缩管套置在垫块和试件上。

3、打开热吹风至最大档，先从下到上将热缩管两侧棱热缩至平滑，然后整个热缩，热缩路径为螺旋式上升。

（图中为缩好的试样和垫块）4、用O型圈分别套在上下垫块的热缩管上。

5、将引申仪套在缩好的样和垫块上，并固定引伸仪底座（以径向引伸仪为试样高度一半为宜），将轴向变形锥固定在上垫块上，注意轴向变形锥尽量保持水平，引伸仪轴向变形杆均应在变形锥外，接触即可，不要使引伸仪轴向变形杆有太大的变形；拧紧引伸仪径向变形杆的变形螺丝，保持与试样接触，同样不要使引伸仪径向变形杆有太大的变形；将装好的试验件放在三轴压力室底座的定位销上，将引伸仪的引线插头插入三轴缸内接口上 (如有水压则需连接进出水管)；在试件上垫块上放置钢垫块，将三轴球形垫（凹面向上）放在钢垫块上，居中；注意从三轴缸内的底座到钢垫块的高度不得超过298mm)。

6、调节三轴压力室底座小车，使压力室筒正好位于底座上方，底座居中；打开主油泵缓缓放下三轴缸，注意三轴缸内壁不得与样品接触，三轴缸上的回油阀朝向后方，直至三轴缸底座卡垫上方，注意调整卡垫位置，使三轴缸能够顺利落下；当三轴缸顺利落下，与三轴缸底座接触没有缝隙时，一人水平端起三轴缸外套环，一人将卡垫卡住三轴缸，然后将三轴缸外套环水平向下套置在卡垫外；此过程须两人操作，操作过程中注意不要踩踏地面上的电线。

7、卸下三轴缸上的吊环；将径向变形和轴向变形引线插入三轴缸外的插槽中，拧紧；将三轴缸推入主机中（推的过程中注意引线，防止把引线拽断）；检查围压控制柜阀门，使其A、C处于开放状态；并打开压力室底座上透明管和加压管的开关检查三轴缸上的最外侧的回油阀，使其保持开启状态；8、打开控制箱中“EDC”电源开关；(如果不做水压试验则不用打开孔压系统电源)打开电脑中“Test”软件，选择连接“EDC”，会出现如下：点“刷新”会出现计算机所查找到的所有控制器选项(如有不同的机器设置则需要选择不同的设置号,默认设置号为1),点“全选”然后“连接”，连接上后将“EDC1”、“EDC2”和“EDC3”按钮按下，控制的相应通道颜色会有变化,如没反应，表明电脑不能控制硬件，停止试验；9、然后开始压力室充液，打开主控制柜上送油开关，当压力室围压油从回油阀流出时，关闭压力室充液泵电源；关闭回油阀、A阀、压力室底座透明管阀；将压力室推至主油缸上,接触轨道上的垫块对正10、调整油源压力,红圈中旋柄顺时针为加压,逆时针为减压,(压力数在压力表上显示,12Mpa时轴压大约可加载到出水口进水口800kN)，同时把冷却水管接到水源上，(注意进出水方向).打开水源进行冷却。