三軸儀的原理及實(shí)驗(yàn)類型分享

　　一、三軸儀試驗(yàn)原理

　　真三軸試驗(yàn)所施加的應(yīng)力和所測(cè)得的強(qiáng)度參數(shù)以及變形參數(shù)能較真實(shí)地反映實(shí)際情況。然而這種試驗(yàn)的儀器構(gòu)造復(fù)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(shí)際的工程勘察設(shè)計(jì)。

　　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(shè)計(jì)上作為平面應(yīng)變狀態(tài)處理，即只考慮σ1和σ3。在一些特殊情況下，如油罐基礎(chǔ)，常按軸對(duì)稱問題處理，即σ2=σ3。三軸試驗(yàn)就是使試樣在軸對(duì)稱的應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)。由于三軸試驗(yàn)比真三軸試驗(yàn)簡(jiǎn)單方便，因此得到了廣泛應(yīng)用。

　　二、三軸儀試驗(yàn)類型

　　三軸試驗(yàn)的主要用途是測(cè)定土的強(qiáng)度和應(yīng)力應(yīng)變有關(guān)參數(shù)。也常用來測(cè)定土的靜止側(cè)壓力系數(shù)Ko、消散系數(shù)Cv、滲透系統(tǒng)K等。三軸試驗(yàn)主要有以下幾種類型:

　　1、強(qiáng)度試驗(yàn)

　　用三軸試驗(yàn)測(cè)定土的強(qiáng)度參數(shù)，有幾種不同方法。根據(jù)試驗(yàn)過程中排水條件，通常可分為不固結(jié)不排水剪(UU)、固結(jié)不排水剪(CU)和固結(jié)排水剪(CD)。試驗(yàn)方法的選擇，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求、土的性質(zhì)、施工速度、工程運(yùn)用條件等而定。

　　2、應(yīng)力路徑試驗(yàn)

　　前述三種常規(guī)試驗(yàn)方法的UU試驗(yàn)、CU試驗(yàn)和CD試驗(yàn)是用同一種加荷方式，在不同排水條件下進(jìn)行的。如用不同的加荷方式，在不同排水條件下進(jìn)行試驗(yàn)，則稱為應(yīng)力路徑試驗(yàn)。

　　應(yīng)力路徑是模擬土體在實(shí)際施工或運(yùn)行過程中的應(yīng)力變化，對(duì)試樣進(jìn)行加荷減荷的試驗(yàn)程序。這種應(yīng)力狀態(tài)變化是以巖石的加荷過程中土體內(nèi)某平面上應(yīng)力變化的軌跡來表明應(yīng)力增長(zhǎng)或減小的路徑。不同的加荷方式有不同的應(yīng)力路徑。

　　3、三軸靜止側(cè)壓力系數(shù)Ko試驗(yàn)

　　在天然土層或人工填土中的任何一點(diǎn)，水平有效應(yīng)力σ，h一般不等于垂直有效應(yīng)力σ，v。這兩種應(yīng)力之比稱為側(cè)壓力系數(shù)或側(cè)應(yīng)力比，即:Ko=σ，h/σ，v。Ko的小值相當(dāng)于土體破壞時(shí)的應(yīng)力比，以Kf表示。工程中，設(shè)計(jì)者所需要的是靜止側(cè)壓力系數(shù)，即土體在垂直應(yīng)力作用下，無側(cè)向變形的靜止側(cè)壓力系數(shù)，以Ko表示。

　　Ko試驗(yàn)是假定土體各向同性均勻一致，應(yīng)力σ與應(yīng)變ε呈線性關(guān)系，其比值σ/ε即為彈性模量E。

　　4、孔隙壓力消散試驗(yàn)

　　孔隙壓力消散試驗(yàn)是測(cè)定試樣施加作用力后，試樣中產(chǎn)生的孔隙壓力在排水條件下隨時(shí)間而消散的過程。根據(jù)這種試驗(yàn)可測(cè)得土的固結(jié)系數(shù)Cv(也稱消散系數(shù))和體積壓縮系數(shù)mv。

　　5、三軸滲透試驗(yàn)

　　三軸滲透試驗(yàn)，利用三軸儀按常規(guī)不排水剪試驗(yàn)方法安裝好試樣，對(duì)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(wěn)定流量Q，測(cè)定土的滲透系數(shù)。對(duì)同一試樣，可以施加不同圍壓σ3，使之達(dá)到固結(jié)排水穩(wěn)定后，分別測(cè)定其滲透系數(shù)k。