應變控制式三軸壓縮儀是以等軸向變形方式對土試樣施加軸向壓力，直至破壞的三軸壓縮儀。試樣軸向應變速率可根據土類和試驗要求調節。主要設備有壓力室、軸向加壓設備、變速機構、施加周圍壓力系統、孔隙水壓力量測系統及測定試樣體積變化系統等組成。
基本介紹
- 中文名：應變控制式三軸壓縮儀
- 外文名：strain control triaxial compression apparatus
- 學科：土力學
- 施加壓力方式：等軸向變形
- 因素：土類和試驗要求
- 作用：三軸壓縮試驗
簡介,組成,理論依據,常規三軸的試驗方法,
簡介
三軸壓縮試驗是土工試驗中一種重要的力學性質試驗，實際工程中的地基承載力、擋土牆的壓力計算與穩定性驗算以及邊坡穩定等都受土的抗剪強度所控制而粘聚力和內摩擦角是反映抗剪強度的兩參數指標。室內一般通過直接剪下試驗和三軸剪下試驗獲取兩參數。應變控制式三軸儀是以一定的剪下速率對岩土體進行剪下，試驗方式確定了變形與時間的關係，因此試驗結果主要是得到土體的應力- 應變關係，進而對變形、強度等特性進行分析，而不能探討時間對應力應變的影響。常規三軸儀是指應變控制式三軸儀，一般岩土試驗室都具備該試驗儀器。例如，SJ- 1A 三軸剪力儀(以下簡稱常規三軸儀)為普通的應變控制式三軸壓縮儀，主要是測定直徑為31.9 mm， 高為 80 mm 的土樣在等壓固結下應力-應變關係， 可以獲得土體的抗剪強度。
組成
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。
應力應變控制式試驗機：由壓力機、變速箱、機架等組成。壓力機：由箱體、立柱、橫樑等組成。兩立柱間寬B= 370mm，壓力室座至橫樑淨空高H =850mm，箱體內有一對蝸輪付和高精度滾珠絲桿等。變速箱為齒輪減速機構由永磁低速同步電機驅動，由拉軸調整軸升速度，共有15檔速度0 . 002 ～ 4mm/min，或根據實驗需要調整所需軸升速度，在機柜上有軸升速度表可供實驗人員查詢。三軸壓力室 ，壓力室結構：壓力室基本形式是裝在橫樑與壓力室之間的荷重感測器測力，壓力室為雙層有機玻璃筒，分底座和上罩兩部分，底座上裝進口高進氣值陶土板，傳壓力帽，排水管等，並有五個螺孔，標有標記，相對於壓力體變櫃中各管路的連線。上罩的頂蓋上裝有位移感測器和排氣塞。上罩和底座之間是用 T形螺栓連線，用“O”形橡膠圈來密封。
應力控制系統主要是由計算機軟體控制。土工試驗數據採集系統，是與土三軸儀配套的一個試驗軟體，可以直接讀出非飽和土三軸試驗過程中的孔隙氣壓力、孔隙水壓力、圍壓、軸向荷載、軸向變形、 試樣排水的大小。
理論依據
室內常用來測定土的抗剪強度的儀器按其工作原理可分為兩大類：一類是向儀器固定的剪下面施加垂直應力和水平剪應力，直接對土剪破；另一類是根據軸向壓縮或拉伸原理是土樣在二向或三向不同主應力作用下承受偏應力而終於破壞。在此主要闡述一下通用三軸儀，三軸試驗是以莫爾—庫倫強度理論為依據而設計的試驗方法，並以此來判斷土體破壞與確定相應抗剪強度指標。土的強度，是指導致土體破壞的應力，因此研究土的強度首先要了解其破壞形式。由於土顆粒本身強度遠大於粒間的聯結強度，所以土體在外力作用下剪下破壞是土的強度破壞的重要形式。當土體內沿某一面上的剪應力達到該面上的抗剪強度時，剪下變形將不斷的增大，致使土體內由局部剪下發展到連續剪下，而形成滑動面。這就會引起邊坡滑塌或地基失穩等破壞現象 。
常規三軸的試驗方法
三軸剪力試驗與直剪剪下試驗和無側限抗壓強度試驗比較，它是屬於一種比較完善的儀器和試驗方法，因為它可以控制排水條件，可以測量土體內的孔隙水壓力，應力條件相對來說比較明確和均勻，同時還可以進行多種應力組合試驗，並且試樣的剪下面不受人為控制等 ，在進行三軸試驗前，可以根據建築物的特點和施工條件與施工方案等確定試驗方法。根據土樣固結排水的不同條件，三軸試驗可分為不固結不排水剪 ( UU試驗) 、固結不排水剪( CU試驗)、固結排水剪(CD試驗)三種基本方法。
不固結不排水剪 (UU試驗)。不固結不排水剪是對試樣不進行排水固結，剪下過程中不打開排水閥。試樣安裝時，先套橡皮膜於試樣上，置於壓力室中試樣上下端面放置不透水薄片。進行剪下時，先施加圍壓，然後施加軸向壓力，直至剪下破壞均關閉排水閥，整個試驗過程， 試樣含水量保持不變。固結不排水剪下試驗(CU試驗)。試驗前先對試樣進行飽和，讓試樣充分飽和後，再進行試驗。用三軸壓縮儀進行固結快剪試驗時，打開排水閥，讓試樣在一定圍壓下排水固結，等試樣固結完畢也即孔隙水壓力降下來後，關閉排水閥，進行剪下試驗。在剪下過程中，試樣含水量保持不變，因此要以較快的速度將試樣剪破，儘量使試樣在剪下過程中不再排水。
排水剪下試驗( CD 試驗)。試驗前先對試樣進行飽和，讓試樣充分飽和後，再進行試驗。用三軸壓縮儀進行固結快剪試驗時，整個過程中始終打開排水閥，不但要使試樣在一定圍壓下充分排水固結，而且在剪下過程中也要讓試樣充分排水，試樣含水量始終在變化，因此，剪下速率儘可能緩慢。
