17　三軸壓縮試驗

17.1　一般規(guī)定

17.1.1　三軸壓縮試驗適用于測定細粒土和砂類土（包括尾礦類土）的總抗剪強度參數(shù)和有效抗剪強度參數(shù)。

17.1.2　本試驗應(yīng)制備三個以上性質(zhì)相同的試樣，在不同的周圍壓力下進行試驗。周圍壓力宜根據(jù)工程實際確定。

17.1.3　對無法切取多個試樣的靈敏度較低的原狀土，可采用一個試樣多級加荷試驗。

17.1.4　三軸壓縮試驗可分為不固結(jié)不排水試驗（UU）、固結(jié)不排水試驗（CU或）和固結(jié)排水試驗（CD）三種試驗方法。

17.1.5　本試驗所采用的主要儀器設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定。

1　全自動三軸儀（圖17.1.5-1）應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）孔隙水壓力和周圍壓力傳感器的量測范圍為-50kPa～800kPa，誤差應(yīng)小于全量程的±0.5％。最大軸向壓力的負荷傳感器的量測范圍為0～3000kPa，準確度不得小于1％。孔隙壓力量測系統(tǒng)保證無氣泡孔隙壓力量測系統(tǒng)的體積因數(shù)，應(yīng)小于1.5×10-5 cm3/kPa。

2）排水管路應(yīng)通暢，活塞在軸套內(nèi)應(yīng)能自由滑動，各連接處應(yīng)無漏水漏氣現(xiàn)象。

3）橡皮膜不應(yīng)漏氣，直徑39.1mm和61.8mm的試樣，橡皮膜厚度宜為0.1mm～0.2mm，直徑101mm的試樣，橡皮膜厚度宜為0.2mm～0.3mm。

2　應(yīng)變控制式三軸儀（圖17.1.5-2）應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）周圍壓力控制系統(tǒng)和反壓力控制系統(tǒng)的儀表的量程為30mm，誤差應(yīng)小于全量程的±1％；

2）其他設(shè)備應(yīng)符合本條第1款的規(guī)定。

3　其他：擊實筒（圖17.1.5-3）、飽和器（圖17.1.5-4）、切土盤（圖17.1.5-5）、切土器和切土架（圖17.1.5-6）、分樣器（圖17.1.5-7）、成膜桶和制備砂樣圓模等。

17.1.6　本試驗的試樣制備應(yīng)符合下列規(guī)定：

1　試驗土樣粒徑與試樣直徑的關(guān)系應(yīng)符合表17.1.6的要求。

2　原狀土樣的制備應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）對于較軟的土樣，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。再用鋼絲鋸緊靠側(cè)板，由上往下切削，邊切削邊轉(zhuǎn)動圓盤，直至土樣的直徑被削成規(guī)定的直徑為止。然后按試樣高度的要求，削平上下兩端。

2）對于較硬的土樣，切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，上、下兩端削平，按試樣要求的層次方向，放在切土架上，用切土器切削，并按要求的高度將兩端削平。在切樣過程中，若試樣表面因遇礫石而成孔洞，宜用切削下的余土填補。

3）將切削好的試樣稱量，直徑101mm的試樣準確至1g；直徑61.8mm和39.1mm的試樣準確至0.1g。試樣高度和直徑用卡尺量測，試樣的平均直徑應(yīng)按式（17.1.6）計算：

式中：D0——試樣平均直徑（mm）；

D1、D2、D3——試樣上、中、下部位的直徑（mm）。

4）取切下的余土，平行測定含水率，取其平均值作為試樣的含水率。

3　擾動土試樣制備（擊實法）應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）選取一定數(shù)量的代表性土樣，經(jīng)風干、碾碎、過篩，篩的孔徑應(yīng)符合本規(guī)程表17.1.6的規(guī)定，測定風干含水率，根據(jù)要求的含水率，制備試樣所需的加水量應(yīng)按式（3.2.6-1）計算。

2）將需加的水量噴灑到土料上拌勻，稍靜置后裝入塑料袋，然后置于密閉容器內(nèi)至少20h，使含水率均勻。取出土料復(fù)測其含水率。測定的含水率與要求的含水率的差值應(yīng)小于±1％。

3）根據(jù)要求的干密度，稱取所需土質(zhì)量。按試樣高度分層擊實，粉土分3層～5層，粉質(zhì)黏土、黏土分5層～8層擊實。各層土料質(zhì)量相等，每層擊實至要求高度后，將表面刨毛，然后再加第2層土料。依次繼續(xù)進行，一組制備試樣的密度差值應(yīng)小于0.02g/cm3。

4　沖填土試樣制備（土膏法）應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）取代表性土樣風干、過篩，調(diào)成略大于液限的土膏，然后置于密閉容器內(nèi)，儲存20h左右，測定土膏含水率，同一組試樣含水率的差值不應(yīng)大于1％。

2）在壓力室底座上裝對開圓模和橡皮膜（在底座上的透水板上放一濕濾紙，連接底座的透水板均應(yīng)飽和）。稱制備好的土膏，用調(diào)土刀將土膏裝入橡皮膜內(nèi)，裝土膏時避免試樣內(nèi)夾有氣泡。試樣裝好后整平上端，稱剩余土膏，計算裝入土膏的質(zhì)量。在試樣上部依次放濕濾紙、透水板和試樣帽并扎緊橡皮膜。然后打開孔隙壓力閥和排水閥，降低量水管水位，使其水位低于試樣中心約50cm，測計量水管讀數(shù)，算出排水后試樣的含水率。拆去對開模，測定試樣上、中、下部位的直徑及高度，應(yīng)按式17.1.6計算試樣的平均直徑及體積。

5　砂類土試樣制備應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）根據(jù)試驗要求的試樣干密度和試樣體積稱取所需風干砂樣質(zhì)量，分三等分，在水中煮沸，冷卻后待用。

2）開孔隙壓力閥及量管閥，使壓力室底座充水。將煮沸過的透水板滑入壓力室底座上，并用橡皮帶把透水板包扎在底座上。關(guān)孔隙壓力閥及量管閥，將橡皮膜的一端套在壓力室底座上并扎緊，將對開模套在底座上，將橡皮膜的上端翻出，然后抽氣，使橡皮膜貼緊對開模內(nèi)壁。

3）在橡皮膜內(nèi)注脫氣水約達試樣高的1/3。用長柄小勺將煮沸冷卻的一份砂樣裝入膜中，填至該層要求高度。

4）第1層砂樣填完后，繼續(xù)注水至試樣高度的2/3，再裝第2層砂樣。如此繼續(xù)裝樣，直至模內(nèi)裝滿為止。如果要求干密度較大，則可在填砂過程中輕輕敲打?qū)﹂_模，應(yīng)使所稱出的砂樣填滿規(guī)定的體積。然后放上透水板、試樣帽，翻起橡皮膜，并扎緊在試樣帽上。

5）打開排水閥降低排水管位置，使管內(nèi)水面低于試樣中心高程以下約0.2m（對于直徑101mm的試樣約0.5m），在試樣內(nèi)產(chǎn)生一定負壓，使試樣能站立。拆除對開模，量試樣高度與直徑，復(fù)核試樣干密度。各試樣之間的干密度差值應(yīng)小于0.03g/cm3。

17.1.7　試樣飽和方法分為抽氣飽和法、水頭飽和法、二氧化碳（CO2）飽和法和反壓力飽和法，分別應(yīng)符合下列規(guī)定：

1　抽氣飽和法：當真空度接近當?shù)?個大氣壓后，繼續(xù)抽氣，繼續(xù)抽氣時間宜為粉質(zhì)土大于0.5h，黏質(zhì)土大于1h，密實的黏質(zhì)土大于2h。試樣浸水后靜置時間應(yīng)大于10h。

2　水頭飽和法：將試樣裝入壓力室內(nèi)，施加20kPa的周圍壓力，使試樣底部量管與試樣頂部固結(jié)排水管的水面差在1m左右。打開排水閥、孔隙壓力閥，讓水自下而上通過試樣，直至同一時間間隔內(nèi)量管流出的水量與固結(jié)排水管內(nèi)的水量相等為止。

3　二氧化碳（CO2）飽和法應(yīng)符合下列規(guī)定（圖17.1.7）：

1）試樣安裝完成后，裝上壓力室罩，將各閥門關(guān)閉，開周圍壓力閥對試樣施加40kPa～50kPa的周圍壓力。

2）將減壓閥調(diào)至20kPa，開供氣閥使CO2氣體由試樣底部輸入試樣內(nèi)。開體變管閥，當體變管內(nèi)的水面無氣泡時關(guān)閉供氣閥。開孔隙壓力閥及量管閥、升高量管內(nèi)水面，使保持高于體變管內(nèi)水面約20cm，當量管內(nèi)流出的水量約等于體變管內(nèi)上升的水量為止。

4　反壓力飽和法應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）試樣安裝完后，關(guān)孔隙壓力閥和反壓力閥，測記試樣體變讀數(shù)。先對試樣施加20kPa的周圍壓力預(yù)壓。并開孔隙壓力閥待孔隙壓力穩(wěn)定后記下讀數(shù)，然后關(guān)孔隙壓力閥。

2）反壓力應(yīng)分級施加，并同時分級施加周圍壓力，在施加反壓力過程中，保持周圍壓力比反壓力大20kPa，反壓力和周圍壓力的每級增量對軟黏土取30kPa，對堅實的土或初始飽和度較低的土，取50kPa～70kPa。

3）量測每級壓力下穩(wěn)定孔隙壓力，計算本級周圍壓力下的孔隙壓力增量Δu，并與周圍壓力增量Δσ比較，如Δu/Δσ3＜1，則表示試樣尚未飽和，繼續(xù)按上述規(guī)定施加下一級周圍壓力和反壓力。

4）當試樣在某級壓力下達到Δu/Δσ3=1時，應(yīng)保持反壓力不變，增大周圍壓力，假若試樣內(nèi)增加的孔隙壓力等于周圍壓力的增量，表明試樣已完全飽和；否則應(yīng)重復(fù)上述步驟，直至試樣飽和為止。