三軸壓縮（強(qiáng)度）檢測技術(shù)及應(yīng)用

一、三軸壓縮測試原理

二、核心檢測項(xiàng)目及流程

1. 試樣制備

• 項(xiàng)目要求：按規(guī)范（如ASTM D2850、GB/T 50266）制備標(biāo)準(zhǔn)試樣（直徑38–100mm，高度為直徑的2–2.5倍）。
• 技術(shù)要點(diǎn)：
  • 原狀土需保持天然含水率和結(jié)構(gòu)；重塑土需按目標(biāo)密度分層擊實(shí)。
  • 巖石試樣需切割打磨至表面平整，端面平行度偏差≤0.05mm。

2. 圍壓（σ?）施加

• 檢測目標(biāo)：模擬不同深度下土體或巖石受到的側(cè)向約束。
• 技術(shù)參數(shù)：
  • 常規(guī)三軸試驗(yàn)：圍壓范圍0–50MPa（根據(jù)材料類型調(diào)整）。
  • 測試模式：不固結(jié)不排水（UU）、固結(jié)不排水（CU）、固結(jié)排水（CD）。
• 操作步驟：將試樣裝入橡膠膜并密封于壓力室，通過液壓系統(tǒng)施加靜水壓力。

3. 軸向加載

• 檢測目標(biāo)：施加軸向應(yīng)力至試樣破壞，獲取應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
• 技術(shù)要點(diǎn)：
  • 采用應(yīng)變控制或應(yīng)力控制模式（應(yīng)變速率通常為0.1–1%/min）。
  • 實(shí)時(shí)監(jiān)測軸向位移、載荷及孔隙水壓力（排水試驗(yàn)需控制排水閥）。

4. 強(qiáng)度參數(shù)測定

• 檢測參數(shù)：
  • 峰值強(qiáng)度（σ?−σ?）：試樣破壞時(shí)的最大主應(yīng)力差。
  • 黏聚力（c）和內(nèi)摩擦角（φ）：通過多個(gè)圍壓下破壞應(yīng)力繪制摩爾-庫倫包絡(luò)線。
  • 殘余強(qiáng)度：試樣破壞后的殘余承載力。

5. 變形特性分析

• 檢測內(nèi)容：
  • 軸向應(yīng)變（ε?）與體積應(yīng)變（ε?）關(guān)系。
  • 彈性模量（E）、泊松比（ν）等參數(shù)（需同步測量徑向變形）。

6. 破壞模式觀察

• 記錄項(xiàng)目：
  • 剪切帶分布（如X形共軛剪切面、單斜面剪切）。
  • 脆性斷裂（巖石）或塑性流動(dòng)（軟土）特征。

三、數(shù)據(jù)采集與處理

1. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：
   • 壓力傳感器、位移傳感器、孔隙水壓計(jì)。
   • 自動(dòng)化系統(tǒng)（如GDS三軸儀）實(shí)時(shí)記錄應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)。
2. 參數(shù)計(jì)算：
   • 根據(jù)摩爾-庫倫準(zhǔn)則： ?=?+??tan??τ=c+σn?tan?
   • 繪制不同圍壓下摩爾圓，擬合強(qiáng)度包絡(luò)線。

四、檢測標(biāo)準(zhǔn)與適用范圍

• 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)：
  • 土體：ASTM D2850、GB/T 50123
  • 巖石：ISRM建議方法、GB/T 50266
• 應(yīng)用場景：
  • 邊坡穩(wěn)定性分析
  • 地基承載力評(píng)估
  • 地下工程支護(hù)設(shè)計(jì)

五、常見問題與解決方案

1. 試樣端部摩擦誤差：涂抹硅脂減少端部摩擦。
2. 圍壓泄漏：檢查橡膠膜密封性，改用高彈性乳膠膜。
3. 孔隙水壓滯后：排水試驗(yàn)延長固結(jié)時(shí)間，確保試樣充分排水。

六、

1. ASTM International. (2020). Standard Test Method for Unconsolidated-Undrained Triaxial Compression Test on Cohesive Soils.
2. 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn). (2019). 《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50123.
3. ISRM. (2007). Suggested Methods for Rock Failure Criteria in Triaxial Compression.