三軸壓縮試驗是測定土抗剪強度的一種較為完善的方法，測定土應力應變關係和強度的試驗。對應於直接剪下試驗的快剪、固結快剪和慢剪試驗。三軸壓縮試驗分為不固結不排水、固結不排水和固結排水試驗。固結排水剪下試驗就是其中的一種。試樣在施加周圍壓力時允許排水固結，待固結穩定後，再在排水條件下施加豎向壓力至試件剪下破壞。
基本介紹
- 中文名：固結排水試驗
- 外文名：consolidated drained test
- 學科：工程地質學，土力學
- 定義：測定土應力應變關係和強度的試驗
試驗概述,試驗設備,試驗方法,優缺點,
試驗概述
對應於直接剪下試驗的快剪、固結快剪、慢剪試驗，三軸壓縮試驗按剪下前受到的周圍壓力
的固結狀態和剪下時的排水條件，分為3種類型：不固結不排水試驗、固結不排水試驗和固結排水試驗。
固結排水試驗，剪成排水試驗：試樣在施加周圍壓力時允許排水固結，待固結穩定後，再在排水條件下施加豎向壓力至試件剪下破壞。
試驗設備
三軸壓縮儀由壓力室、軸向加荷系統、施加周圍壓力系統、孔隙水壓力量測系統等組成。如圖1所示，壓力室是三軸壓縮儀的主要組成部分，它是一個有金屬上蓋、底座和透明有機玻璃圓筒組成的密閉容器。
圖1試驗方法
將土切成圓柱體套在橡膠膜內，放在密封的壓力室中，然後向壓力室內充水，使試件在各向受到周圍壓力
，並使液壓在整個試驗過程中保持不變，這時試件內各向的三個主應力都相等，因此不產生剪應力（圖2a）。然後再通過傳力桿對試件施加豎壓力，這樣，豎向主壓力就大於水平向主壓力，當水平向主壓力保持不變，而豎向主壓力逐漸增大時，試件終於受剪而破壞（圖2b）。設剪下破壞時由傳力桿加在試件上的豎向壓應力增量為
，則試件上的大主應力為
，而小主應力為
，以（
）為直徑可畫出一個極限應力圓，如圖2c中圓A，用同一種土樣的若干個試件（三個及三個以上）按上述方法分別進行試驗，每個試件施加不同的周圍壓力
，可分別得出剪下破壞時的大主應力
，將這些結果繪成一組極限應力圓，如圖2c中的圓A、B和C。由於這些試件都剪下至破壞，根據莫爾-庫倫理論，作一組極限應力圓的公共切線，為土的抗剪下強度包線，通常近似取為一條直線，該直線與橫坐標的夾角為土的內摩擦角φ，直線與縱坐標的截距為土的粘聚力c。
如果量測試驗過程中的孔隙水壓力，可以打開孔隙水壓力閥，在試件上施加壓力以後，由於土中孔隙水壓力增加迫使零位指示器的水銀面下降。為量測孔隙水壓力，可以調壓筒調整零位指示器的水銀面始終保持原來的位置，這樣，孔隙水壓力表中的讀數就是孔隙水壓力值。如要量測試驗過程中的排水量，可打開排水閥門，讓試件中的水排入量水管中，根據量水管中水位的變化可算出在試驗過程中的排水量。
圖2優缺點
三軸壓縮試驗儀的突出優點是能較為嚴格地控制排水條件以及可以量測試件中孔隙水壓力的變化。此外，試件中的應力狀態也比較明確，破裂面是在最弱處，面不像直接剪下儀那樣限定在上下盒之間。三軸壓縮儀還用以測定土的其他力學性質，如土的彈性模量。因此，它是土工試驗不可缺少的設備。三軸壓縮試驗儀的缺點是試件中的主應力
，而實際上土體的受力狀態未必都屬於這類軸對稱情況。已經問世的各種真三軸壓縮儀的試件可在不同的三個主應力（
）作用下進行實驗。
