三軸儀的原理及實驗類型分享

　　一、三軸儀試驗原理

　　真三軸試驗所施加的應力和所測得的強度參數以及變形參數能較真實地反映實際情況。然而這種試驗的儀器構造復雜、操作麻煩。目前除了作研究用外，很少被巖土工程師用于實際的工程勘察設計。

　　許多土工問題如土坡、路堤、擋土墻、碼頭等均屬于平面問題，在設計上作為平面應變狀態處理，即只考慮σ1和σ3。在一些特殊情況下，如油罐基礎，常按軸對稱問題處理，即σ2=σ3。三軸試驗就是使試樣在軸對稱的應力狀態下進行試驗。由于三軸試驗比真三軸試驗簡單方便，因此得到了廣泛應用。

　　二、三軸儀試驗類型

　　三軸試驗的主要用途是測定土的強度和應力應變有關參數。也常用來測定土的靜止側壓力系數Ko、消散系數Cv、滲透系統K等。三軸試驗主要有以下幾種類型:

　　1、強度試驗

　　用三軸試驗測定土的強度參數，有幾種不同方法。根據試驗過程中排水條件，通常可分為不固結不排水剪(UU)、固結不排水剪(CU)和固結排水剪(CD)。試驗方法的選擇，要根據設計要求、土的性質、施工速度、工程運用條件等而定。

　　2、應力路徑試驗

　　前述三種常規試驗方法的UU試驗、CU試驗和CD試驗是用同一種加荷方式，在不同排水條件下進行的。如用不同的加荷方式，在不同排水條件下進行試驗，則稱為應力路徑試驗。

　　應力路徑是模擬土體在實際施工或運行過程中的應力變化，對試樣進行加荷減荷的試驗程序。這種應力狀態變化是以巖石的加荷過程中土體內某平面上應力變化的軌跡來表明應力增長或減小的路徑。不同的加荷方式有不同的應力路徑。

　　3、三軸靜止側壓力系數Ko試驗

　　在天然土層或人工填土中的任何一點，水平有效應力σ，h一般不等于垂直有效應力σ，v。這兩種應力之比稱為側壓力系數或側應力比，即:Ko=σ，h/σ，v。Ko的小值相當于土體破壞時的應力比，以Kf表示。工程中，設計者所需要的是靜止側壓力系數，即土體在垂直應力作用下，無側向變形的靜止側壓力系數，以Ko表示。

　　Ko試驗是假定土體各向同性均勻一致，應力σ與應變ε呈線性關系，其比值σ/ε即為彈性模量E。

　　4、孔隙壓力消散試驗

　　孔隙壓力消散試驗是測定試樣施加作用力后，試樣中產生的孔隙壓力在排水條件下隨時間而消散的過程。根據這種試驗可測得土的固結系數Cv(也稱消散系數)和體積壓縮系數mv。

　　5、三軸滲透試驗

　　三軸滲透試驗，利用三軸儀按常規不排水剪試驗方法安裝好試樣，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，保持穩定流量Q，測定土的滲透系數。對同一試樣，可以施加不同圍壓σ3，使之達到固結排水穩定后，分別測定其滲透系數k。