三軸儀三軸試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是:應(yīng)用范圍較廣,可用以測定土的強(qiáng)度參數(shù)、應(yīng)力變形參數(shù)、土的消散系數(shù)、靜止側(cè)壓力系數(shù)及滲透系數(shù)等。適用于各種土類,如原狀土、重塑土的黏性土及砂礫等;在測定強(qiáng)度方面與直接剪切試驗(yàn)比較,其優(yōu)點(diǎn)是試樣的剪切面不是固定的,面是沿最弱的面產(chǎn)生剪切;對于有結(jié)構(gòu)面的土,如裂縫土,它能較真實(shí)地反映土的應(yīng)力應(yīng)變特征;在試驗(yàn)方法方面,可以根據(jù)工程設(shè)計(jì)的施工和運(yùn)用條件控制排水,測定孔隙壓力,較可靠地測定試驗(yàn)過程中試樣的體積變化(包括飽和式樣和非飽和試樣)??梢阅M工程現(xiàn)場的應(yīng)力狀態(tài),施加主應(yīng)力及加荷路徑。在試樣飽和方面,可以施加反壓力或CO2氣體,使試樣達(dá)到*飽和狀態(tài)。此外,在孔隙壓力消散試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)方面,試樣可以在近乎實(shí)際的應(yīng)力狀態(tài)(如各向均等應(yīng)力、各向不等應(yīng)力)條件下進(jìn)行試驗(yàn)。許多實(shí)際工程的資料表明,用三軸試驗(yàn)所測定的強(qiáng)度參數(shù)c、Φ,靜止側(cè)壓力系數(shù)Ko,孔隙壓力消散系數(shù)Cv及滲透系數(shù)k比其他試驗(yàn)方法所測得的計(jì)算參數(shù)更為合理、可靠,能較真實(shí)地反映土的特質(zhì)。
三軸儀三軸試驗(yàn)主要有以下幾種類型:
1、強(qiáng)度試驗(yàn)
用三軸試驗(yàn)測定土的強(qiáng)度參數(shù),有幾種不同方法。根據(jù)試驗(yàn)過程中排水條件,通??煞譃椴还探Y(jié)不排水剪(UU)、固結(jié)不排水剪(CU)和固結(jié)排水剪(CD)。試驗(yàn)方法的選擇,要根據(jù)設(shè)計(jì)要求、土的性質(zhì)、施工速度、工程運(yùn)用條件等而定。
2、應(yīng)力路徑試驗(yàn)
前述三種常規(guī)試驗(yàn)方法的UU試驗(yàn)、CU試驗(yàn)和CD試驗(yàn)是用同一種加荷方式,在不同排水條件下進(jìn)行的。如用不同的加荷方式,在不同排水條件下進(jìn)行試驗(yàn),則稱為應(yīng)力路徑試驗(yàn)。
應(yīng)力路徑是模擬土體在實(shí)際施工或運(yùn)行過程中的應(yīng)力變化,對試樣進(jìn)行加荷減荷的試驗(yàn)程序。這種應(yīng)力狀態(tài)變化是以巖石的加荷過程中土體內(nèi)某平面上應(yīng)力變化的軌跡來表明應(yīng)力增長或減小的路徑。不同的加荷方式有不同的應(yīng)力路徑。
3、三軸靜止側(cè)壓力系數(shù)Ko試驗(yàn)
在天然土層或人工填土中的任何一點(diǎn),水平有效應(yīng)力σ,h一般不等于垂直有效應(yīng)力σ,v。這兩種應(yīng)力之比稱為側(cè)壓力系數(shù)或側(cè)應(yīng)力比,即:Ko=σ,h/σ,v。Ko的最小值相當(dāng)于土體破壞時(shí)的應(yīng)力比,以Kf表示。工程中,設(shè)計(jì)者所需要的是靜止側(cè)壓力系數(shù),即土體在垂直應(yīng)力作用下,無側(cè)向變形的靜止側(cè)壓力系數(shù),以Ko表示。
Ko試驗(yàn)是假定土體各向同性均勻一致,應(yīng)力σ與應(yīng)變ε呈線性關(guān)系,其比值σ/ε即為彈性模量E。
4、孔隙壓力消散試驗(yàn)
孔隙壓力消散試驗(yàn)是測定試樣施加作用力后,試樣中產(chǎn)生的孔隙壓力在排水條件下隨時(shí)間而消散的過程。根據(jù)這種試驗(yàn)可測得土的固結(jié)系數(shù)Cv(也稱消散系數(shù))和體積壓縮系數(shù)mv。
5、三軸滲透試驗(yàn)
三軸滲透試驗(yàn),利用三軸儀按常規(guī)不排水剪試驗(yàn)方法安裝好試樣,對試樣施加有效圍壓σ3,使水在一定壓力差作用下通過試樣流出,保持穩(wěn)定流量Q,測定土的滲透系數(shù)。對同一試樣,可以施加不同圍壓σ3,使之達(dá)到固結(jié)排水穩(wěn)定后,分別測定其滲透系數(shù)k。