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综述：这三部系列重要用于介绍岩土工程试验中通用的步骤之——三轴试验。该汇报对三轴试验这个课题提供的详尽的介绍，蕴含很多衍生能够用于评估土体响应领域内的工程利用。
Overview: This three part series has been written to introduce one of the most versatile tests in the geotechnical laboratory – the triaxial test. The papers provide a detailed introduction to the subject of triaxial testing, including the many variations available for assessing soil response across a range of engineering applications.
本系列文章共分为以下主题：
1. 三轴试验介绍
2. 高级三轴试验
3. 动三轴试验
引言
本文重要介绍三轴试验，蕴含诠释试验主张，试验土体的应力状态，所必要的试验系统部件以及运行三轴试验的通用法式。本文以土力学知识为基础，对于汇报中一些术语不太相识的读者，建议浏览GDS简介的第一部门-----土&岩试验系列，在那里能够查到相应的术语以及工程参数。
为什么进行三轴试验 ？
三轴试验目前是室内岩土试验中通用且使用宽泛的一种，用于钻研岩土体的抗剪强度及其刚度。法式相对单一，蕴含直接剪切试验及能节造试样的排水及丈量孔隙水压力 Ｄ芄换竦孟嘤Φ牧ρР问喝缒谀Σ两恰⒄尘哿安慌潘辜羟慷萩u，另表如剪切刚度、压缩系数和渗入系数也能够在试验中得到。图1提供一个工程利用的示例，对土边坡顶部土体进行三轴压缩，同时相应的力学参数能够再边坡坡脚得到。
三轴试验组成
三轴试验通常必要一个直径38mm~100mm的圆柱形土样，放进压力室内受压。大无数试样高径比约2:1，且用橡胶模包裹。
为了靠近土体原始状态，试验对试样的初始筹备工作蕴含：鼓和、固结及剪切。土体在剪切过程中必要施加轴向荷载，用于压缩，通常情况下不做拉伸，如图2所示为三轴试样通常组成部件。
三轴试验的类型
以下三种为重要的尝试室分析步骤，分歧的工程利用都能得到相应的力学参数。
? (UU) 不固结不排水
? (CU) 固结不排水
? (CD) 固结排水
UU试验单一快捷，试验过程中土样只需进行总应力的节造和纪录 Ｄ芄徊馐圆慌潘榭鱿峦撂蹇辜羟慷，用来评估短期状态下土体不变性（例如用于施工项目进行期间测试，或者追随测试）。把稳：该试验通常用于粘性土中。
CD试验另一方面合用于长功夫荷载加载下的反映，在有效应力下可得到其力学参数（如c、Φ值），试验必要亏损大量功夫来实现，由于对于粘性土，必要施加足够慢的剪切速度能力对孔隙水压力产生微幼变动。
最后介绍CU试验，该试验较为常用，在有效应力的基础上能够确定土体力学参数（如c、Φ值）同时相对于CD试验，其剪切速度更快。 这些参数简直定通过纪录试样剪切过程中超孔隙水压力变动获得。
三轴试验过程中的应力状态
图3显示的是三轴压缩试验中施加在试样上的应力散布情况。侧限应力σc的加载通过对压力室内部的试样周围的液体加压实现—也蹬宗径向应力σr或最幼主应力σ3。偏应力q通过对土样施加一个轴向应变εa获得，另表偏应力在轴向上提供的q与σc之和蹬宗轴向应力或最大主应力σ1，当σ1 = σ3时，处于各向同性应力状态，当σ1 ≠ σ3时处于各相异性状态。
把稳，在进行拉伸试验时，主应力方向旋转90°，也就是说径向应力相当于最大主应力而轴向应力则提供最幼主应力。
三轴试验系统组分
三轴试验由很多部件组成能力达到试样的应力状态，并进行剪切试验及数据纪录。表1列出了GDS三轴系统的重要组成部门及对应的重要职能。齐整系统见图4
表1 –GDS自动三轴系统的组成部门
GDSLab节造&获取软件
通常三轴试验过程
本汇报简要介绍下这个部门，三轴试验，作为室内岩土试验的尺度（BS1377 第8部门，1990年）重要蕴含4个步骤：试样和系两全备过程、鼓和、固结和剪切（把稳，UU试验中不要鼓和及固结，详见BS1377 第7部门，1990年）。以下基于GDS三轴自动化系统来简要介绍每个步骤。
试样和系两全备工作
试样装置在压力室之前，首先必须从土样中造备试样。对于粘性土，首吓酌谢尔比管取原状土，在试验前从管中挤出或直接取方块样，在试验前进行建边处置。对于砂性土则可直接用模具放在基架上。对于如图5所示的粘性土，能够用承膜筒将已包裹橡胶模土样放在底座上。把稳，试验造备过程中土样应尽可能受到幼的扰动
试样造备实现之后，再组装压力室和系统的其他组件。在这个过程中，将压力室内充斥水，衔接好压力/体检节造器并按要求设定传感器。
鼓和
鼓和的过程通俗的讲就是将试样中的空地填满水的过程，并且孔压传感器和排水线路该当进行除气。首先施加部门真空到样品中以去除空气，同时把水注入到传感器和排水线路，随后其围压和反压将呈线性增长。之后的过程如图6所示，在这个过程中，应该维持恒定的有效应力，任何时辰，有效应力的增量都不要高于所必要的剪切值，由于这样会导致土样超固结。为了援手土样达到齐全鼓和状态，需采取以下步骤：
1.用除气水充填试样空地
2.增长反压将空气压入溶液
把稳：若是不使用除气水的话，可能必要相当长的功夫，或者反压必要施加高达700kPa 以上，试样能力齐全鼓和。
试样在进行固结试验之前，一个幼的参数—Skempton B值能够用来检测试样的鼓和水平。所谓的B检测，是要求试样在全封关的情况下排水，同时围压上升至约50kpa。如图7中所示，B值≥ 0.95代表试样已经齐全鼓和。把稳，B值的大幼与图的种类有关，对于通常固结的软土在齐全鼓和的情况下，其值达到1.00，而对于密实砂或硬粘土，即便齐全鼓和状态下，其值可能只有0.91。
固结
固结阶段，必要将试样压缩至剪切过程必要的有效应力状态这个过程通常通过持恒定的反压（蹬宗B检测时辰最终鼓和情下的孔压）情况下增长围压实现，如图8所示，这个过程将持续行，直到试样体变ΔV极度幼或者超静孔压至少消散95%。固结程中得到的试验数据能够用于估算剪切阶段施加的应变速度。
剪切
通过荷载架的向上（压缩）或向下（拉伸）过程，给土样提供了一个恒定速度的轴向应变来达到剪切土体的主张。速度的大幼及试样的排水前提取决于三轴试验类型。表2总结了所有试验类型的 试验前提。
表2 剪切阶段的试验前提概述
剪切过程中试样的变动，能够通过偏应力q或有效主应力比σ?1/σ?3与轴向应变εa的变动曲线实时监测。
该阶段必要持续进行，直达到到指定粉碎尺度，如：鉴别偏应力峰值或有效主应力比的峰值，或观察恒定应力和超孔隙水压或体积变动值，或者单一的设定轴向应变达到一个特定值（如εa = 20%）。对于正常固结的粘土而言其变动曲线如图9所示，蕴含CU尝试过程中的超静孔隙压力变动过程和能够观察CD尝试的试样体积变动。图中可见，对于粘性土试样，其剪切阶段实现后,粉碎面相对凸起（大多剪切应变产生在该面）。
应力蹊径三轴试验系统
迄今为止，三轴系统及试验过程多关注恒定速度的应变节造，其中通过荷载架的移动来节造速度从而引起剪切应力。为了施加和节造试样的轴向压力，传统上使用应力蹊径三轴压力室。使用一个低增压舱来输送轴向应力给土样，并伴随有轴向应变。随着系统的发展，试样可在更多复杂应力前提下进行测试，相迸宗速度节造的荷载架更适合钻研性的项目。如 图10显示的是一个应力蹊径三轴系统，能够看到，通过传感器反馈，可能同时使荷载架和应力蹊径系统运行一样的复杂试验，仅存在较幼的机能差距（荷载架相对更适合应变节造；应力蹊径系统适合应力节造。
参考文件
以下内容大部门为登载的信息，是钻研三轴试验时被建议参考的文件（不蕴含特殊的试验尺度）：
Day, R. W. 2001. Soil Testing Manual: Procedures, Classification
Data, amd Sampling Practices, New York, McGraw-Hill.
Head, K. H. 1998. Manual of Soil Laboratory Testing Volume 3:
Effective Stress Tests, Chichester, John Wiley & Sons Ltd.
Knappett, J. A. & Craig, R. F. 2012. Craig’s Soil Mechanics, Oxon, Spon Press.
Simons, N., Menzies, B. & Matthews, M. 2002. A Short Course
in Geotechnical Site Investigation, London, Thomas Telford Ltd.
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