三轴剪切试验

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-04-21  

三轴剪切试验是岩土工程中测定土体抗剪强度参数的核心试验方法,通过模拟不同围压条件下的土体受力状态,获取黏聚力(c)和内摩擦角(φ)等关键指标。试验需严格遵循ASTMD4767或GB/T50123标准规范,重点关注试样制备、饱和处理、固结过程及剪切速率控制等核心环节。本文从检测项目、适用范围、操作流程及设备配置四方面系统阐述技术要点。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

三轴剪切试验主要测定以下关键参数:

抗剪强度参数:通过莫尔-库仑破坏准则计算黏聚力(c)和内摩擦角(φ)

应力-应变关系:绘制轴向应变与偏应力曲线,分析土体变形特性

孔隙水压力变化:监测不排水条件下超静孔隙水压力的消散规律

体积变化特性:记录排水试验中的体积应变发展过程

破坏形态判定:根据峰值强度或轴向应变15%标准确定破坏点

检测范围

本试验适用于以下工程场景:

材料类型工程应用试验阶段
黏性土/砂土/粉土边坡稳定性分析初步勘察
改良土/压实土地基承载力计算施工质量验收
软黏土/膨胀土地下结构设计灾害评估
碎石土/风化岩挡土墙设计数值模拟验证

检测方法

1. 试样制备

按ASTM D4220标准进行分层击实:

①原状土采用薄壁取土器制取Φ39.1×80mm试样

②重塑土按目标密度控制击实功

③试样两端平整度偏差≤0.1mm

2. 试验类型选择

UU试验(不固结不排水剪):适用于快速加载工况下的饱和软黏土测试

CU试验(固结不排水剪):测定有效应力强度参数时采用应变控制式剪切(速率0.5-1.2mm/min)

CD试验(固结排水剪):低渗透性土体需延长剪切时间至24-72小时

3. 标准化流程

试样饱和:采用反压饱和法使B值≥0.95

固结阶段:分级施加围压至目标值(σ3),监测体积变化稳定标准为ΔV/V≤1%/h

剪切控制:应变控制式加载时轴向变形速率保持0.8-1.2mm/min

数据采集:每0.1%轴向应变记录偏应力、孔隙水压力及体积变化数据

终止条件:达到15%轴向应变或峰值后下降20%应力值

检测仪器

1. 三轴仪核心系统构成

压力室组件:

透明聚碳酸酯压力腔体(耐压2MPa)

上下透水石(渗透系数≥1×10-3cm/s)

乳胶膜(厚度0.3-0.5mm)及O型密封圈组

轴向加载系统:

伺服电机驱动加载架(量程10kN)

高精度位移传感器(分辨率0.001mm)

滚珠丝杠传动机构(重复定位精度±0.5μm)

围压控制系统:

气压/液压伺服控制器(压力分辨率1kPa)

数字式压力传感器(精度等级0.1%FS)

多通道电磁阀组(响应时间<50ms)

数据采集系统:

16位AD转换模块(采样频率100Hz)

专用分析软件(符合DICONDE数据标准)

实时显示应力路径曲线及参数计算界面

2. 辅助设备配置要求

配套设备清单(按ISO/IEC17025标准配置)
TST-55型饱和器组[包含真空泵(极限真空度5Pa)、反压控制器]
SCT-Matic制样模具[不锈钢材质,尺寸公差±0.02mm]
AED-200电子天平[量程2000g, d=0.01g, OIML ClassⅡ]
CNS-30恒温系统[温度控制范围20±0.5℃,符合ASTM D2216]

3. 仪器校验规范*注:此处仅说明校验要求不涉及具体技术优势描述*

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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