17　三轴压缩试验

17.1　一般规定

17.1.1　三轴压缩试验适用于测定细粒土和砂类土（包括尾矿类土）的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数。

17.1.2　本试验应制备三个以上性质相同的试样，在不同的周围压力下进行试验。周围压力宜根据工程实际确定。

17.1.3　对无法切取多个试样的灵敏度较低的原状土，可采用一个试样多级加荷试验。

17.1.4　三轴压缩试验可分为不固结不排水试验（UU）、固结不排水试验（CU或）和固结排水试验（CD）三种试验方法。

17.1.5　本试验所采用的主要仪器设备应符合下列规定。

1　全自动三轴仪（图17.1.5-1）应符合下列规定：

1）孔隙水压力和周围压力传感器的量测范围为-50kPa～800kPa，误差应小于全量程的±0.5％。最大轴向压力的负荷传感器的量测范围为0～3000kPa，准确度不得小于1％。孔隙压力量测系统保证无气泡孔隙压力量测系统的体积因数，应小于1.5×10-5 cm3/kPa。

2）排水管路应通畅，活塞在轴套内应能自由滑动，各连接处应无漏水漏气现象。

3）橡皮膜不应漏气，直径39.1mm和61.8mm的试样，橡皮膜厚度宜为0.1mm～0.2mm，直径101mm的试样，橡皮膜厚度宜为0.2mm～0.3mm。

2　应变控制式三轴仪（图17.1.5-2）应符合下列规定：

1）周围压力控制系统和反压力控制系统的仪表的量程为30mm，误差应小于全量程的±1％；

2）其他设备应符合本条第1款的规定。

3　其他：击实筒（图17.1.5-3）、饱和器（图17.1.5-4）、切土盘（图17.1.5-5）、切土器和切土架（图17.1.5-6）、分样器（图17.1.5-7）、成膜桶和制备砂样圆模等。

17.1.6　本试验的试样制备应符合下列规定：

1　试验土样粒径与试样直径的关系应符合表17.1.6的要求。

2　原状土样的制备应符合下列规定：

1）对于较软的土样，切取一稍大于规定尺寸的土柱，放在切土盘的上、下圆盘之间。再用钢丝锯紧靠侧板，由上往下切削，边切削边转动圆盘，直至土样的直径被削成规定的直径为止。然后按试样高度的要求，削平上下两端。

2）对于较硬的土样，切取一稍大于规定尺寸的土柱，上、下两端削平，按试样要求的层次方向，放在切土架上，用切土器切削，并按要求的高度将两端削平。在切样过程中，若试样表面因遇砾石而成孔洞，宜用切削下的余土填补。

3）将切削好的试样称量，直径101mm的试样准确至1g；直径61.8mm和39.1mm的试样准确至0.1g。试样高度和直径用卡尺量测，试样的平均直径应按式（17.1.6）计算：

式中：D0——试样平均直径（mm）；

D1、D2、D3——试样上、中、下部位的直径（mm）。

4）取切下的余土，平行测定含水率，取其平均值作为试样的含水率。

3　扰动土试样制备（击实法）应符合下列规定：

1）选取一定数量的代表性土样，经风干、碾碎、过筛，筛的孔径应符合本规程表17.1.6的规定，测定风干含水率，根据要求的含水率，制备试样所需的加水量应按式（3.2.6-1）计算。

2）将需加的水量喷洒到土料上拌匀，稍静置后装入塑料袋，然后置于密闭容器内至少20h，使含水率均匀。取出土料复测其含水率。测定的含水率与要求的含水率的差值应小于±1％。

3）根据要求的干密度，称取所需土质量。按试样高度分层击实，粉土分3层～5层，粉质黏土、黏土分5层～8层击实。各层土料质量相等，每层击实至要求高度后，将表面刨毛，然后再加第2层土料。依次继续进行，一组制备试样的密度差值应小于0.02g/cm3。

4　冲填土试样制备（土膏法）应符合下列规定：

1）取代表性土样风干、过筛，调成略大于液限的土膏，然后置于密闭容器内，储存20h左右，测定土膏含水率，同一组试样含水率的差值不应大于1％。

2）在压力室底座上装对开圆模和橡皮膜（在底座上的透水板上放一湿滤纸，连接底座的透水板均应饱和）。称制备好的土膏，用调土刀将土膏装入橡皮膜内，装土膏时避免试样内夹有气泡。试样装好后整平上端，称剩余土膏，计算装入土膏的质量。在试样上部依次放湿滤纸、透水板和试样帽并扎紧橡皮膜。然后打开孔隙压力阀和排水阀，降低量水管水位，使其水位低于试样中心约50cm，测计量水管读数，算出排水后试样的含水率。拆去对开模，测定试样上、中、下部位的直径及高度，应按式17.1.6计算试样的平均直径及体积。

5　砂类土试样制备应符合下列规定：

1）根据试验要求的试样干密度和试样体积称取所需风干砂样质量，分三等分，在水中煮沸，冷却后待用。

2）开孔隙压力阀及量管阀，使压力室底座充水。将煮沸过的透水板滑入压力室底座上，并用橡皮带把透水板包扎在底座上。关孔隙压力阀及量管阀，将橡皮膜的一端套在压力室底座上并扎紧，将对开模套在底座上，将橡皮膜的上端翻出，然后抽气，使橡皮膜贴紧对开模内壁。

3）在橡皮膜内注脱气水约达试样高的1/3。用长柄小勺将煮沸冷却的一份砂样装入膜中，填至该层要求高度。

4）第1层砂样填完后，继续注水至试样高度的2/3，再装第2层砂样。如此继续装样，直至模内装满为止。如果要求干密度较大，则可在填砂过程中轻轻敲打对开模，应使所称出的砂样填满规定的体积。然后放上透水板、试样帽，翻起橡皮膜，并扎紧在试样帽上。

5）打开排水阀降低排水管位置，使管内水面低于试样中心高程以下约0.2m（对于直径101mm的试样约0.5m），在试样内产生一定负压，使试样能站立。拆除对开模，量试样高度与直径，复核试样干密度。各试样之间的干密度差值应小于0.03g/cm3。

17.1.7　试样饱和方法分为抽气饱和法、水头饱和法、二氧化碳（CO2）饱和法和反压力饱和法，分别应符合下列规定：

1　抽气饱和法：当真空度接近当地1个大气压后，继续抽气，继续抽气时间宜为粉质土大于0.5h，黏质土大于1h，密实的黏质土大于2h。试样浸水后静置时间应大于10h。

2　水头饱和法：将试样装入压力室内，施加20kPa的周围压力，使试样底部量管与试样顶部固结排水管的水面差在1m左右。打开排水阀、孔隙压力阀，让水自下而上通过试样，直至同一时间间隔内量管流出的水量与固结排水管内的水量相等为止。

3　二氧化碳（CO2）饱和法应符合下列规定（图17.1.7）：

1）试样安装完成后，装上压力室罩，将各阀门关闭，开周围压力阀对试样施加40kPa～50kPa的周围压力。

2）将减压阀调至20kPa，开供气阀使CO2气体由试样底部输入试样内。开体变管阀，当体变管内的水面无气泡时关闭供气阀。开孔隙压力阀及量管阀、升高量管内水面，使保持高于体变管内水面约20cm，当量管内流出的水量约等于体变管内上升的水量为止。

4　反压力饱和法应符合下列规定：

1）试样安装完后，关孔隙压力阀和反压力阀，测记试样体变读数。先对试样施加20kPa的周围压力预压。并开孔隙压力阀待孔隙压力稳定后记下读数，然后关孔隙压力阀。

2）反压力应分级施加，并同时分级施加周围压力，在施加反压力过程中，保持周围压力比反压力大20kPa，反压力和周围压力的每级增量对软黏土取30kPa，对坚实的土或初始饱和度较低的土，取50kPa～70kPa。

3）量测每级压力下稳定孔隙压力，计算本级周围压力下的孔隙压力增量Δu，并与周围压力增量Δσ比较，如Δu/Δσ3＜1，则表示试样尚未饱和，继续按上述规定施加下一级周围压力和反压力。

4）当试样在某级压力下达到Δu/Δσ3=1时，应保持反压力不变，增大周围压力，假若试样内增加的孔隙压力等于周围压力的增量，表明试样已完全饱和；否则应重复上述步骤，直至试样饱和为止。