本文引用GB/T 50123-2019《土工试验方法标准》中三轴压缩试验-一个试样多级加荷试验

1.不固结不排水剪试验应按下列步骤进行：

• 试样的安装应符合本标准第19.4.1条的规定。

• 施加第一级周围压力，试样剪切应符合本标准第19.4.2条第1款的规定。当测力计读数达到稳定或出现倒退时，测记轴向位移和测力计读数，关闭电机停止剪切，将轴向压力退至零。

• 施加第二级周围压力。此时测力计因施加周围压力而增加，应重新调至原来读数值，然后升高升降台。当测力计读数微动时，表示试样帽与测力系统重新接触，再按原剪切速率剪切，直至测力计读数稳定或接近稳定为止。按此进行其余各级周围压力的试验。最后一级周围压力下的剪切累积应变不应超过20%。

• 试验结束后，关周围压力阀，拆除压力室罩，取下试样称量，并测定剪切后的含水率。

2.固结不排水剪试验应按下列步骤进行：

• 试样的安装应符合本标准第19.5.1条的规定。

• 试样的固结应符合本标准第19.5.2条的规定。

• 试样的剪切应符合本标准第19.5.3条的规定。施加第一级周围压力，试样剪切应变速率应符合本标准第19.5.3条第1款的规定。第一级剪切完成后，退除轴向压力，待孔隙水压力稳定后施加第二级周围压力，进行排水固结。

• 固结完成后进行第二级周围压力下的剪切，并按本标准第19.7.2条第1款～第3款的步骤进行第三级周围压力下的剪切，累计剪切累积应变不应超过20%。

• 试验结束后，关周围压力阀，尽快拆除压力室罩，取下试样称量，并测定剪切后的含水率。

• 计算、制图和记录

  3.计算应符合下列规定：

• 试样的高度、面积、体积及剪切时的面积应按表19.8.1中的公式计算。

表19.8.1高度、面积、体积计算表

注：表中，Δhc为固结下沉量，由轴向位移计测得(cm);ΔV为固结排水量(实测或试验前后试样质量差换算)(cm³);ΔVi为排水剪中剪切时的试样体积变化(cm³),按体变管或排水管读数求得；ε₁为轴向应变(%);Δhi试样剪切时高度变化(cm),由轴向位移计测得，为方便起见，可预先绘制ΔV-hc及ΔV-Ac的关系线备用。

• 主应力差(σ1-σ3)应按下式计算：

(σ1-σ3)=CR/Aa×10

式中：σ1——大主应力(kPa);

σ3——小主应力(kPa);

C-—测力计率定系数(N/0.01mm);

R——测力计读数(0.01mm);

Aa——试样剪切时的面积(cm²)。

• 有效主应力比(σ1/σ3)应按下列公式计算：

(σ'1/σ'3)=(σ1-σ3)/σ'3+1

σ'1=σ1-u

σ'3=σ3-u

式中：σ'1、σ'3——有效大主应力和有效小主应力(kPa);

σ1、σ3——大主应力与小主应力(kPa);

u——孔隙水压力(kPa)。

• 孔隙压力系数B和A应按下列公式计算：

B=u0/σ3

A=ud/B((σ1-σ3)

式中：u0———试样在周围压力下产生的初始孔隙压力(kPa);

ud——试样在主应力差(σ1-σ3)下产生的孔隙压力(kPa)。

4.制图应符合下列规定：

• 根据需要分别绘制主应力差(σ1-σ3)与轴向应变ε1的关系曲线，有效主应力比(σ'1/σ'3)与轴向应变ε1的关系曲线，孔隙压力μ与轴向应变ε1的关系曲线，用(σ'1-σ'3)/2[(σ1-σ3)/2]与(σ'1+σ'3)/2[(σ1+σ3)/2]作坐标的应力路径关系曲线。

• 破坏点的取值可以(σ1-σ3)或(σ'1/σ'3)的峰点值作为破坏点。如(σ1-σ3)和(σ'1/σ'3)均无峰值，应以应力路径的密集点或按一定轴向应变(一般可取ε1=15%,经过论证也可根据工程情况选取破坏应变)相应的(σ1-σ3)或(σ'1/σ'3)作为破坏强度值。

• 应按下列规定绘制强度包线：

1)对于不固结不排水剪切试验及固结不排水剪切试验，以法向应力σ为横坐标，剪应力τ为纵坐标，在横坐标上以(σ1f+σ3f)/2为圆心，(σ1f-σ3f)/2为半径(f注脚表示破坏时的值),绘制破坏总应力圆后，作诸圆包线。该包线的倾角为内摩擦角φu或φcu,包线在纵轴上的截距为黏聚力cu或ccu;

2)在固结不排水剪切中测孔隙压力，则可确定试样破坏时的有效应力。以有效应力σ'为横坐标，剪应力为τ为纵坐标，在横坐标轴上以(σ'1f+σ'3f)/2为圆心，(σ1f-σ3f)/2为半径，绘制不同周围压力下的有效破坏应力圆后，作诸圆包线，包线的倾角为有效内摩擦角φ′,包线在纵轴上的截距为有效黏聚力c';

3)在排水剪切试验中，孔隙压力等于零，抗剪强度包线的倾角和在纵轴上的截距分别以φd和cd表示；

4)如各应力圆无规律，难以绘制各圆的强度包线，可按应力路径取值，即以(σ'1-σ'3)/2[(σ1-σ3)/2]为纵坐标，以(σ'+σ'3)/2[(σ1+σ3)/2]为横坐标，绘制应力圆，作通过各圆之圆顶点的平均直线。根据直线的倾角及在纵坐标上的截距，应按下列公式计算φ'和c':

φ'=sin-1tana

φ=sin-1tana

c'=d/cosφ'

式中：α——平均直线的倾角(°);

d——平均直线在纵轴上的截距(kPa)。

5.本试验的记录格式应符合本标准附录D表D.34～表D.36的规定。