应变控制式三轴压缩仪

土力学术语

应变控制式三轴压缩仪是以等轴向变形方式对土试样施加轴向压力，直至破坏的三轴压缩仪。试样轴向应变速率可根据土类和试验要求调节。主要设备有压力室、轴向加压设备、变速机构、施加周围压力系统、孔隙水压力量测系统及测定试样体积变化系统等组成。

简介

三轴压缩试验是土工试验中一种重要的力学性质试验，实际工程中的地基承载力、挡土墙的压力计算与稳定性验算以及边坡稳定等都受土的抗剪强度所控制而粘聚力和内摩擦角是反映抗剪强度的两参数指标。室内一般通过直接剪切试验和三轴剪切试验获取两参数。应变控制式三轴仪是以一定的剪切速率对岩土体进行剪切，试验方式确定了变形与时间的关系，因此试验结果主要是得到土体的应力- 应变关系，进而对变形、强度等特性进行分析，而不能探讨时间对应力应变的影响。常规三轴仪是指应变控制式三轴仪，一般岩土试验室都具备该试验仪器。例如，SJ- 1A 三轴剪力仪(以下简称常规三轴仪)为普通的应变控制式三轴压缩仪，主要是测定直径为31.9 mm，高为 80 mm 的土样在等压固结下应力-应变关系，可以获得土体的抗剪强度。

组成

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。

应力应变控制式试验机：由压力机、变速箱、机架等组成。压力机：由箱体、立柱、横梁等组成。两立柱间宽B= 370mm，压力室座至横梁净空高H =850mm，箱体内有一对蜗轮付和高精度滚珠丝杆等。变速箱为齿轮减速机构由永磁低速同步电机驱动，由拉轴调整轴升速度，共有15档速度0 . 002 ～ 4mm/min，或根据实验需要调整所需轴升速度，在机柜上有轴升速度表可供实验人员查询。三轴压力室，压力室结构：压力室基本形式是装在横梁与压力室之间的荷重传感器测力，压力室为双层有机玻璃筒，分底座和上罩两部分，底座上装进口高进气值陶土板，传压力帽，排水管等，并有五个螺孔，标有标记，相对于压力体变柜中各管路的连接。上罩的顶盖上装有位移传感器和排气塞。上罩和底座之间是用 T形螺栓连接，用“O”形橡胶圈来密封。

应力控制系统主要是由计算机软件控制。土工试验数据采集系统，是与土三轴仪配套的一个试验软件，可以直接读出非饱和土三轴试验过程中的孔隙气压力、孔隙水压力、围压、轴向荷载、轴向变形、试样排水的大小。

理论依据

室内常用来测定土的抗剪强度的仪器按其工作原理可分为两大类：一类是向仪器固定的剪切面施加垂直应力和水平剪应力，直接对土剪破；另一类是根据轴向压缩或拉伸原理是土样在二向或三向不同主应力作用下承受偏应力而终于破坏。在此主要阐述一下通用三轴仪，三轴试验是以莫尔—库伦强度理论为依据而设计的试验方法，并以此来判断土体破坏与确定相应抗剪强度指标。土的强度，是指导致土体破坏的应力，因此研究土的强度首先要了解其破坏形式。由于土颗粒本身强度远大于粒间的联结强度，所以土体在外力作用下剪切破坏是土的强度破坏的重要形式。当土体内沿某一面上的剪应力达到该面上的抗剪强度时，剪切变形将不断的增大，致使土体内由局部剪切发展到连续剪切，而形成滑动面。这就会引起边坡滑塌或地基失稳等破坏现象。

常规三轴的试验方法

三轴剪力试验与直剪剪切试验和无侧限抗压强度试验比较，它是属于一种比较完善的仪器和试验方法，因为它可以控制排水条件，可以测量土体内的孔隙水压力，应力条件相对来说比较明确和均匀，同时还可以进行多种应力组合试验，并且试样的剪切面不受人为控制等，在进行三轴试验前，可以根据建筑物的特点和施工条件与施工方案等确定试验方法。根据土样固结排水的不同条件，三轴试验可分为不固结不排水剪 ( UU试验) 、固结不排水剪( CU试验)、固结排水剪(CD试验)三种基本方法。

不固结不排水剪 (UU试验)。不固结不排水剪是对试样不进行排水固结，剪切过程中不打开排水阀。试样安装时，先套橡皮膜于试样上，置于压力室中试样上下端面放置不透水薄片。进行剪切时，先施加围压，然后施加轴向压力，直至剪切破坏均关闭排水阀，整个试验过程，试样含水量保持不变。固结不排水剪切试验(CU试验)。试验前先对试样进行饱和，让试样充分饱和后，再进行试验。用三轴压缩仪进行固结快剪试验时，打开排水阀，让试样在一定围压下排水固结，等试样固结完毕也即孔隙水压力降下来后，关闭排水阀，进行剪切试验。在剪切过程中，试样含水量保持不变，因此要以较快的速度将试样剪破，尽量使试样在剪切过程中不再排水。

排水剪切试验( CD 试验)。试验前先对试样进行饱和，让试样充分饱和后，再进行试验。用三轴压缩仪进行固结快剪试验时，整个过程中始终打开排水阀，不但要使试样在一定围压下充分排水固结，而且在剪切过程中也要让试样充分排水，试样含水量始终在变化，因此，剪切速率尽可能缓慢。

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