17　三軸壓縮試驗

17.1　一般規定

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）的總抗剪強度參數和有效抗剪強度參數。

17.1.2　本試驗應制備三個以上性質相同的試樣，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不排水試驗（UU）、固結不排水試驗（CU或）和固結排水試驗（CD）三種試驗方法。

17.1.5　本試驗所采用的主要儀器設備應符合下列規定。

1　全自動三軸儀（圖17.1.5-1）應符合下列規定：

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％。孔隙壓力量測系統保證無氣泡孔隙壓力量測系統的體積因數，應小于1.5×10-5 cm3/kPa。

2）排水管路應通暢，活塞在軸套內應能自由滑動，各連接處應無漏水漏氣現象。

3）橡皮膜不應漏氣，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　應變控制式三軸儀（圖17.1.5-2）應符合下列規定：

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

2）其他設備應符合本條第1款的規定。

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符合下列規定：

1　試驗土樣粒徑與試樣直徑的關系應符合表17.1.6的要求。

2　原狀土樣的制備應符合下列規定：

1）對于較軟的土樣，切取一稍大于規定尺寸的土柱，放在切土盤的上、下圓盤之間。再用鋼絲鋸緊靠側板，由上往下切削，邊切削邊轉動圓盤，直至土樣的直徑被削成規定的直徑為止。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）應符合下列規定：

1）選取一定數量的代表性土樣，經風干、碾碎、過篩，篩的孔徑應符合本規程表17.1.6的規定，測定風干含水率，根據要求的含水率，制備試樣所需的加水量應按式（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至少20h，使含水率均勻。取出土料復測其含水率。測定的含水率與要求的含水率的差值應小于±1％。

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

4　沖填土試樣制備（土膏法）應符合下列規定：

1）取代表性土樣風干、過篩，調成略大于液限的土膏，然后置于密閉容器內，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飽和）。稱制備好的土膏，用調土刀將土膏裝入橡皮膜內，裝土膏時避免試樣內夾有氣泡。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，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　砂類土試樣制備應符合下列規定：

1）根據試驗要求的試樣干密度和試樣體積稱取所需風干砂樣質量，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壁。

3）在橡皮膜內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，繼續注水至試樣高度的2/3，再裝第2層砂樣。如此繼續裝樣，直至模內裝滿為止。如果要求干密度較大，則可在填砂過程中輕輕敲打對開模，應使所稱出的砂樣填滿規定的體積。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），在試樣內產生一定負壓，使試樣能站立。拆除對開模，量試樣高度與直徑，復核試樣干密度。各試樣之間的干密度差值應小于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，分別應符合下列規定：

1　抽氣飽和法：當真空度接近當地1個大氣壓后，繼續抽氣，繼續抽氣時間宜為粉質土大于0.5h，黏質土大于1h，密實的黏質土大于2h。試樣浸水后靜置時間應大于10h。

2　水頭飽和法：將試樣裝入壓力室內，施加20kPa的周圍壓力，使試樣底部量管與試樣頂部固結排水管的水面差在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量管流出的水量與固結排水管內的水量相等為止。

3　二氧化碳（CO2）飽和法應符合下列規定（圖17.1.7）：

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

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

4　反壓力飽和法應符合下列規定：

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

2）反壓力應分級施加，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，繼續按上述規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，應保持反壓力不變，增大周圍壓力，假若試樣內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；否則應重復上述步驟，直至試樣飽和為止。