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直剪試驗測定土的抗剪強度,儀器簡單,操作方便,至今仍廣泛使用。但它存在著以下問題。首先是不能量測土樣中的孔隙水壓力,無法控制排水固結的程度;第二是破壞時剪切面被限制在上下匣之間的隙縫處如果土樣中有薄弱夾層時,就不能正確反映實際情況;第三剪切面上應力分布復雜,試樣前后端應變特別顯著,應力集中。所以目前對于重 要工程以及進行理論研究,都須采用三軸剪力試驗。
1.三軸儀的構造
三軸試驗儀的構造如圖12-4-5所示,由三大部分組成:第一部分為主機,包括受壓 室和豎向應力施加系統;第二部分是圍壓系統;第三部分為孔壓系統。試驗時,將土樣包 在橡皮膜內置于受壓室的底座上,通過圍壓系統對土樣施加均勻壓力;通過傳力桿施加軸 向應力;通過孔壓系統測定孔隙水應力。
2.三軸試驗的基本原理
從材料力學應力分析可知,在σl和σ3主應力作用下,任意方向平面上的正應力和剪 應力可以用應力圓來表示。見圖12-4-6所示,當應力圓的位置正好與抗剪強度線相切時, 切點對應平面上的法向應力σ和剪應力T的關系滿足土的強度時,土樣就被剪壞了。根據 這一關系,取3~4個土樣(土樣直徑3.8cm,高7.6cm)在不同的的作用下增加σ直至 破壞,分別將破壞時的應力圓畫出來,作這些圓的公切線,即為土的抗剪強度線,其截距 和傾角即為抗剪強度參數c和Φ。
3.三軸試驗資料整理
三軸試驗各階段土樣受力情況,孔隙水壓力變化等都可以測定和控制。三軸試驗施加強度包線(虛線表示)。總應力圓與有效應力圓直徑大小相同,兩者之間位置差即孔隙水 壓力uf,相應的參數ccu，Φcu和c‘, Φ‘。對于CD試驗,整個試驗過程中充分排水,所以 總應力圓與有效應力圓相等,只能得到一條強度包線及其參數c‘, Φ‘。對于正常固結的 土,有效應力強度包線通常是通過原點,或c‘≈0。
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（責任編輯：xinyunjie）
