三軸剪切試驗(yàn)河海大學(xué)巖土工程研究所ResearchInstituteofGeotechnicalEngineering,HohaiUniversity三軸剪切試驗(yàn)河海大學(xué)巖土工程研究所1試驗(yàn)?zāi)康臏y定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：內(nèi)摩擦角和粘聚力。試驗(yàn)?zāi)康臏y定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：內(nèi)摩擦角和粘聚力。2試驗(yàn)原理1f3fOc試驗(yàn)原理1f3fOc3儀器設(shè)備1.三軸剪力儀。常用的為應(yīng)變控制式三軸剪力儀，由壓力室、軸向加壓設(shè)備、周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測系統(tǒng)、軸向變形和體積變化量測系統(tǒng)組成。2.附屬設(shè)備。包括擊樣器、飽和器、切土盤、切土器、切土架、分樣器、承模筒、天平（稱量200g，感量0.01g，稱量1000g，感量）、量表（百分表）（量程3mm或10mm，分度值0.01mm）、橡皮膜等，除此以外還要用到含水率試驗(yàn)的所有設(shè)備。儀器設(shè)備1.三軸剪力儀。常用的為應(yīng)變控制式三軸剪力儀，由壓力4試驗(yàn)步驟

（一）儀器檢查1.校驗(yàn)周圍壓力和軸向壓力量測裝置。周圍壓力（壓力表或傳感器）精度不低于全量程的±0.5%，軸向偏應(yīng)力（量測鋼環(huán)或傳感器）精度不低于全量程的±0.5%

，據(jù)試樣抗剪強(qiáng)度的大小選用不同量程的儀表；2.檢查孔壓量測系統(tǒng)?？讐合到y(tǒng)管路中是否有氣泡，若有一定要排凈；3.檢查排水管路是否暢通。排水管路中各連接處是否漏水及有無存在堵塞問題；4.檢查橡皮膜是否漏氣。特別注意橡皮膜必須完好。試驗(yàn)步驟

（一）儀器檢查5試驗(yàn)步驟

（二）試樣制備1.原狀土樣：對于較軟的土樣，先用鋼絲鋸或削土刀切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，放在切土盤的上、下圓盤之間，再用鋼絲鋸或削土刀緊靠側(cè)板，由上往下細(xì)心切削，邊切邊轉(zhuǎn)動圓盤，直到被切成規(guī)定直徑的試樣為止，然后再按試樣高度的要求，削平上下兩端。對于較硬的土樣，先用鋼絲鋸或削土刀切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，放在切土架上，用切土器切削。將切土器的刀口對準(zhǔn)土樣，邊削邊壓切土器，削好后將試樣取出，按要求高度將兩端削平。試驗(yàn)步驟

（二）試樣制備6試驗(yàn)步驟

（二）試樣制備2.擾動土樣：（1）選取一定質(zhì)量的代表性土樣（直徑3.91cm試樣取2kg土，直徑6.18cm和10cm試樣分別取10kg和20kg土）經(jīng)風(fēng)干、碾碎、過篩（篩孔徑與試樣允許土粒最大粒徑相同）、測出風(fēng)干含水率，按要求含水率算出需加水量；（2）將需加水量噴灑到土粒上，拌勻后裝入塑料袋，然后置于密封容器內(nèi)至少20小時(shí)，使含水率均勻。取出土料復(fù)測含水率，若實(shí)測含水率與要求值的差值在1％以內(nèi)，則符合要求，否則重新配土；（3）擊樣筒在使用前洗凈、風(fēng)干（烘干，擦干），內(nèi)側(cè)涂一薄層凡士林，然后分層擊實(shí)。一般分五層，每層加入需要的土重（按試樣干密度計(jì)算）擊實(shí)到給定高度后，將表面刨毛，再加下一層土料擊實(shí)。擊完后整平試樣兩端，取出稱其質(zhì)量。一組試樣間的干密度差值以及與要求干密度的差值均不得大于0.02g/cm3。試驗(yàn)步驟

（二）試樣制備7試驗(yàn)步驟

（三）試樣飽和常用的試樣飽和方法有如下兩種：1.抽氣飽和法：將試樣裝入飽和器，置于抽氣缸內(nèi)蓋緊后抽氣。當(dāng)抽氣缸內(nèi)真空度達(dá)到接近一個(gè)大氣壓后，對粉土再抽30min以上，粘土再抽1h以上，然后徐徐注入清水，并使真空度保持穩(wěn)定。待飽和器完全淹沒水中后，解除真空，讓試樣在抽氣缸內(nèi)靜置10h以上。2.水頭飽和法：對于粉土或砂土，可直接在儀器上用水頭飽和。方法是在試樣安裝完畢后，給試樣施加20kPa的圍壓，提高試樣底部進(jìn)水管（可用孔壓管）的水面，降低頂部排水管的水面，使試樣兩端水位差在１米左右，水自下向上通過試樣，從而使空氣從頂部排出，達(dá)到飽和的目的。試驗(yàn)步驟

（三）試樣飽和8試驗(yàn)步驟

（四）試樣安裝1.從飽和器中取出試樣（若不需飽和的試樣即為切好或制好的試樣），用游標(biāo)卡尺量測試樣直徑和試樣高度。直徑量測時(shí)，要量測試樣的兩端和中部三個(gè)位置的直徑，計(jì)算試樣平均直徑：D0＝(D1

+2D2+D3)/4D1,D2,D3分別為試樣上、中、下部位的直徑。2.將試樣頂、底部放上濾紙，若有需要還可在試樣四周貼上濾紙條，放好上、下透水石后，置于儀器底座上；試驗(yàn)步驟

（四）試樣安裝9試驗(yàn)步驟

（四）試樣安裝3.將橡皮膜套在承模筒內(nèi)，兩端向外翻出，用吸球從吸嘴吸氣，使橡皮膜貼緊承模筒，然后將承模筒套在試樣外，放氣，翻起橡皮膜，取出承模筒。用橡皮筋將橡皮膜分別扎緊在儀器底座和試樣帽上；4.裝上壓力室外罩，將軸壓傳力桿提高，然后使傳力桿對準(zhǔn)試樣帽中心，均勻地旋緊壓力室與底座連接螺絲，將量力環(huán)（軸力傳感器）對準(zhǔn)傳力桿；5.開排氣孔，向壓力室充水，當(dāng)壓力室內(nèi)裝滿水時(shí)，關(guān)閉排氣孔。試驗(yàn)步驟

（四）試樣安裝10試驗(yàn)步驟

（五）不固結(jié)不排水剪（UU）加載1.四個(gè)試樣加相同的初始圍壓σ0（原狀超固結(jié)土樣σ0

等于自重應(yīng)力σs

，原狀正常固結(jié)土樣σ0

=0.75σs

，擊實(shí)試樣σ0

=0或合適的值）。待試樣在σ0

作用下固結(jié)完成后（由σ0

產(chǎn)生的孔隙水應(yīng)力u=0時(shí)），關(guān)閉排水管，在四個(gè)試樣上施加不同的圍壓增量Δσ3i

(i=1到4)，量測每個(gè)試樣由圍壓增量Δσ3i產(chǎn)生的孔隙水應(yīng)力Δu0

?！锻凉ぴ囼?yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999)規(guī)定，UU試驗(yàn)不施加初始固結(jié)壓力，即Δσ0

=0；2.繼續(xù)關(guān)閉排水管，開動馬達(dá)，接上離合器，對試樣進(jìn)行剪切，剪切速率取每分鐘0.5%～1%應(yīng)變。每隔一定垂直應(yīng)變（一般取0.3%～0.4%）測記軸向量力環(huán)（或傳感器）讀數(shù)，垂直變形量表讀數(shù)，孔隙水應(yīng)力讀數(shù)；試驗(yàn)步驟

（五）不固結(jié)不排水剪（UU）加載1.四個(gè)試樣加相同11試驗(yàn)步驟

（五）不固結(jié)不排水剪（UU）加載3.試驗(yàn)結(jié)束條件：當(dāng)軸向量力環(huán)讀數(shù)出現(xiàn)峰值，再剪3%～5%的垂直應(yīng)變（或軸向應(yīng)變達(dá)到20%）后，試驗(yàn)結(jié)束。關(guān)閉馬達(dá)、關(guān)閉圍壓控制閥、拔開離合器、倒轉(zhuǎn)手輪、打開排氣孔、排出壓力室中的水、拆除壓力室外罩、擦干試樣周圍的水、脫去試樣外橡皮膜、描述試樣破壞后的形狀。試驗(yàn)步驟

（五）不固結(jié)不排水剪（UU）加載3.試驗(yàn)結(jié)束條件：12試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水剪（CU）加載1.完成裝樣步驟后，將排水管放置到使其管內(nèi)水位與試樣中心高度相同。將與孔壓管連接的量管水面調(diào)至與試樣中心高度相同位置，用調(diào)壓筒調(diào)整零位指示器的水銀面于毛細(xì)管指示線（或壓力傳感器調(diào)零），記下孔壓表起始讀數(shù)，然后關(guān)與孔壓管連接的量管閥；試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水剪（CU）加載1.完成裝樣步驟后，13試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水剪（CU）加載2.關(guān)閉排水管閥，開圍壓閥，施加圍壓。圍壓大小應(yīng)與工程實(shí)際荷載相適應(yīng)，也可按100,200,300,400kPa施加。量測各試樣由圍壓σ3i

產(chǎn)生的孔隙水應(yīng)力u1i。計(jì)算孔隙應(yīng)力系數(shù)Ｂ。上升底座至測力鋼環(huán)量表剛開始走動為止。將軸向變形量表調(diào)零（調(diào)到一個(gè)整數(shù)讀數(shù)R0）；試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水剪（CU）加載2.關(guān)閉排水管閥，開14試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水剪（CU）加載3.關(guān)閉孔壓管，記錄排水量管初始讀數(shù)V0，打開排水閥，使試樣排水固結(jié)。待孔隙水應(yīng)力u1i消散到零時(shí)，固結(jié)完成，測記排水量管讀數(shù)V1。上升底座到軸力測力環(huán)量表開始走動時(shí)，記下軸向變形表讀數(shù)R1。將軸向變形量表調(diào)零（調(diào)到一個(gè)整數(shù)讀數(shù)R0）。計(jì)算試樣固結(jié)后試樣的高度和橫截面積；試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水剪（CU）加載3.關(guān)閉孔壓管，記15試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水剪（UU）加載4.試樣剪切，按試樣土性，設(shè)置合適的剪切應(yīng)變速率（一般粘土取每分鐘0.1%～0.05%軸向應(yīng)變，粘質(zhì)土取每分鐘0.1%～0.5%的軸向應(yīng)變）。開動馬達(dá)、接上離合器、每間隔一定的豎向變形測記一次軸力量力環(huán)（傳感器）讀數(shù)、軸向變形量表讀數(shù)、孔隙應(yīng)力讀數(shù)；5.試驗(yàn)結(jié)束：當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到滿足UU試驗(yàn)的第３條規(guī)定的試驗(yàn)結(jié)束條件時(shí)，按UU試驗(yàn)相同的規(guī)定結(jié)束試驗(yàn)并拆卸試樣。試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水剪（UU）加載4.試樣剪切，按試樣16試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)排水剪（CD）加載1.按固結(jié)不排水剪的步驟１、２、３、４進(jìn)行裝樣、施加圍壓和量測試樣在圍壓作用下固結(jié)的各項(xiàng)讀數(shù)；2.固結(jié)完成后，繼續(xù)打開排水管，采用很慢的軸向應(yīng)變速率（每分鐘0.012%～0.003%軸向應(yīng)變），施加軸向偏應(yīng)力剪切。剪切過程中觀測孔壓表讀數(shù)，要求在整個(gè)剪切過程中不產(chǎn)生明顯的孔隙水應(yīng)力（使孔隙應(yīng)力始終小于0.05σ3）。每隔一定軸向應(yīng)變測讀軸向力測力鋼環(huán)讀數(shù)、軸向變形量表讀數(shù)。試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)排水剪（CD）加載1.按固結(jié)不排水剪的步17三

軸

剪力

儀三

軸

剪力

儀18三軸剪力儀三軸剪力儀19三軸剪力儀三軸剪力儀20

完完21三軸剪切試驗(yàn)河海大學(xué)巖土工程研究所ResearchInstituteofGeotechnicalEngineering,HohaiUniversity三軸剪切試驗(yàn)河海大學(xué)巖土工程研究所22試驗(yàn)?zāi)康臏y定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：內(nèi)摩擦角和粘聚力。試驗(yàn)?zāi)康臏y定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：內(nèi)摩擦角和粘聚力。23試驗(yàn)原理1f3fOc試驗(yàn)原理1f3fOc24儀器設(shè)備1.三軸剪力儀。常用的為應(yīng)變控制式三軸剪力儀，由壓力室、軸向加壓設(shè)備、周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測系統(tǒng)、軸向變形和體積變化量測系統(tǒng)組成。2.附屬設(shè)備。包括擊樣器、飽和器、切土盤、切土器、切土架、分樣器、承模筒、天平（稱量200g，感量0.01g，稱量1000g，感量）、量表（百分表）（量程3mm或10mm，分度值0.01mm）、橡皮膜等，除此以外還要用到含水率試驗(yàn)的所有設(shè)備。儀器設(shè)備1.三軸剪力儀。常用的為應(yīng)變控制式三軸剪力儀，由壓力25試驗(yàn)步驟

（一）儀器檢查1.校驗(yàn)周圍壓力和軸向壓力量測裝置。周圍壓力（壓力表或傳感器）精度不低于全量程的±0.5%，軸向偏應(yīng)力（量測鋼環(huán)或傳感器）精度不低于全量程的±0.5%

，據(jù)試樣抗剪強(qiáng)度的大小選用不同量程的儀表；2.檢查孔壓量測系統(tǒng)?？讐合到y(tǒng)管路中是否有氣泡，若有一定要排凈；3.檢查排水管路是否暢通。排水管路中各連接處是否漏水及有無存在堵塞問題；4.檢查橡皮膜是否漏氣。特別注意橡皮膜必須完好。試驗(yàn)步驟

（一）儀器檢查26試驗(yàn)步驟

（二）試樣制備1.原狀土樣：對于較軟的土樣，先用鋼絲鋸或削土刀切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，放在切土盤的上、下圓盤之間，再用鋼絲鋸或削土刀緊靠側(cè)板，由上往下細(xì)心切削，邊切邊轉(zhuǎn)動圓盤，直到被切成規(guī)定直徑的試樣為止，然后再按試樣高度的要求，削平上下兩端。對于較硬的土樣，先用鋼絲鋸或削土刀切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，放在切土架上，用切土器切削。將切土器的刀口對準(zhǔn)土樣，邊削邊壓切土器，削好后將試樣取出，按要求高度將兩端削平。試驗(yàn)步驟

（二）試樣制備27試驗(yàn)步驟

（二）試樣制備2.擾動土樣：（1）選取一定質(zhì)量的代表性土樣（直徑3.91cm試樣取2kg土，直徑6.18cm和10cm試樣分別取10kg和20kg土）經(jīng)風(fēng)干、碾碎、過篩（篩孔徑與試樣允許土粒最大粒徑相同）、測出風(fēng)干含水率，按要求含水率算出需加水量；（2）將需加水量噴灑到土粒上，拌勻后裝入塑料袋，然后置于密封容器內(nèi)至少20小時(shí)，使含水率均勻。取出土料復(fù)測含水率，若實(shí)測含水率與要求值的差值在1％以內(nèi)，則符合要求，否則重新配土；（3）擊樣筒在使用前洗凈、風(fēng)干（烘干，擦干），內(nèi)側(cè)涂一薄層凡士林，然后分層擊實(shí)。一般分五層，每層加入需要的土重（按試樣干密度計(jì)算）擊實(shí)到給定高度后，將表面刨毛，再加下一層土料擊實(shí)。擊完后整平試樣兩端，取出稱其質(zhì)量。一組試樣間的干密度差值以及與要求干密度的差值均不得大于0.02g/cm3。試驗(yàn)步驟

（二）試樣制備28試驗(yàn)步驟

（三）試樣飽和常用的試樣飽和方法有如下兩種：1.抽氣飽和法：將試樣裝入飽和器，置于抽氣缸內(nèi)蓋緊后抽氣。當(dāng)抽氣缸內(nèi)真空度達(dá)到接近一個(gè)大氣壓后，對粉土再抽30min以上，粘土再抽1h以上，然后徐徐注入清水，并使真空度保持穩(wěn)定。待飽和器完全淹沒水中后，解除真空，讓試樣在抽氣缸內(nèi)靜置10h以上。2.水頭飽和法：對于粉土或砂土，可直接在儀器上用水頭飽和。方法是在試樣安裝完畢后，給試樣施加20kPa的圍壓，提高試樣底部進(jìn)水管（可用孔壓管）的水面，降低頂部排水管的水面，使試樣兩端水位差在１米左右，水自下向上通過試樣，從而使空氣從頂部排出，達(dá)到飽和的目的。試驗(yàn)步驟

（三）試樣飽和29試驗(yàn)步驟

（四）試樣安裝1.從飽和器中取出試樣（若不需飽和的試樣即為切好或制好的試樣），用游標(biāo)卡尺量測試樣直徑和試樣高度。直徑量測時(shí)，要量測試樣的兩端和中部三個(gè)位置的直徑，計(jì)算試樣平均直徑：D0＝(D1

+2D2+D3)/4D1,D2,D3分別為試樣上、中、下部位的直徑。2.將試樣頂、底部放上濾紙，若有需要還可在試樣四周貼上濾紙條，放好上、下透水石后，置于儀器底座上；試驗(yàn)步驟

（四）試樣安裝30試驗(yàn)步驟

（四）試樣安裝3.將橡皮膜套在承模筒內(nèi)，兩端向外翻出，用吸球從吸嘴吸氣，使橡皮膜貼緊承模筒，然后將承模筒套在試樣外，放氣，翻起橡皮膜，取出承模筒。用橡皮筋將橡皮膜分別扎緊在儀器底座和試樣帽上；4.裝上壓力室外罩，將軸壓傳力桿提高，然后使傳力桿對準(zhǔn)試樣帽中心，均勻地旋緊壓力室與底座連接螺絲，將量力環(huán)（軸力傳感器）對準(zhǔn)傳力桿；5.開排氣孔，向壓力室充水，當(dāng)壓力室內(nèi)裝滿水時(shí)，關(guān)閉排氣孔。試驗(yàn)步驟

（四）試樣安裝31試驗(yàn)步驟

（五）不固結(jié)不排水剪（UU）加載1.四個(gè)試樣加相同的初始圍壓σ0（原狀超固結(jié)土樣σ0

等于自重應(yīng)力σs

，原狀正常固結(jié)土樣σ0

=0.75σs

，擊實(shí)試樣σ0

=0或合適的值）。待試樣在σ0

作用下固結(jié)完成后（由σ0

產(chǎn)生的孔隙水應(yīng)力u=0時(shí)），關(guān)閉排水管，在四個(gè)試樣上施加不同的圍壓增量Δσ3i

(i=1到4)，量測每個(gè)試樣由圍壓增量Δσ3i產(chǎn)生的孔隙水應(yīng)力Δu0

?！锻凉ぴ囼?yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999)規(guī)定，UU試驗(yàn)不施加初始固結(jié)壓力，即Δσ0

=0；2.繼續(xù)關(guān)閉排水管，開動馬達(dá)，接上離合器，對試樣進(jìn)行剪切，剪切速率取每分鐘0.5%～1%應(yīng)變。每隔一定垂直應(yīng)變（一般取0.3%～0.4%）測記軸向量力環(huán)（或傳感器）讀數(shù)，垂直變形量表讀數(shù)，孔隙水應(yīng)力讀數(shù)；試驗(yàn)步驟

（五）不固結(jié)不排水剪（UU）加載1.四個(gè)試樣加相同32試驗(yàn)步驟

（五）不固結(jié)不排水剪（UU）加載3.試驗(yàn)結(jié)束條件：當(dāng)軸向量力環(huán)讀數(shù)出現(xiàn)峰值，再剪3%～5%的垂直應(yīng)變（或軸向應(yīng)變達(dá)到20%）后，試驗(yàn)結(jié)束。關(guān)閉馬達(dá)、關(guān)閉圍壓控制閥、拔開離合器、倒轉(zhuǎn)手輪、打開排氣孔、排出壓力室中的水、拆除壓力室外罩、擦干試樣周圍的水、脫去試樣外橡皮膜、描述試樣破壞后的形狀。試驗(yàn)步驟

（五）不固結(jié)不排水剪（UU）加載3.試驗(yàn)結(jié)束條件：33試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水剪（CU）加載1.完成裝樣步驟后，將排水管放置到使其管內(nèi)水位與試樣中心高度相同。將與孔壓管連接的量管水面調(diào)至與試樣中心高度相同位置，用調(diào)壓筒調(diào)整零位指示器的水銀面于毛細(xì)管指示線（或壓力傳感器調(diào)零），記下孔壓表起始讀數(shù)，然后關(guān)與孔壓管連接的量管閥；試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水剪（CU）加載1.完成裝樣步驟后，34試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水剪（CU）加載2.關(guān)閉排水管閥，開圍壓閥，施加圍壓。圍壓大小應(yīng)與工程實(shí)際荷載相適應(yīng)，也可按100,200,300,400kPa施加。量測各試樣由圍壓σ3i

產(chǎn)生的孔隙水應(yīng)力u1i。計(jì)算孔隙應(yīng)力系數(shù)Ｂ。上升底座至測力鋼環(huán)量表剛開始走動為止。將軸向變形量表調(diào)零（調(diào)到一個(gè)整數(shù)讀數(shù)R0）；試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水剪（CU）加載2.關(guān)閉排水管閥，開35試驗(yàn)步驟

（五）固結(jié)不排水