三軸剪切試驗是測量許多可變形固體，特別是土壤（例如沙子、粘土）和巖石以及其他顆粒材料或粉末的機械性能的常用方法。資源
典型的三軸測試包括將一個高度與直徑比為 2:1 的密封圓柱形土壤樣品限制在一個加壓單元中，以模擬定義的應(yīng)力條件。然后將試樣剪切直至破壞，從而確定其剪切強度特性。試樣通常先飽和，然后固結(jié)，最后剪切，主要是在壓縮條件下。
但是，也可以使用正確的設(shè)備進行一些進一步的測試。例如，帶有真空附件的頂蓋（必須在負載框架、稱重傳感器和試樣之間建立剛性連接）允許在拉伸條件下進行三軸測試、應(yīng)力路徑或 K0 測試。為了模擬原位應(yīng)力，必須對經(jīng)受不同應(yīng)力和排水條件（見下圖 1 和圖 2）的原狀、重塑或壓實試樣進行測試。樣品尺寸可以從 38 毫米到 100 毫米不等，但如果使用正確的設(shè)備，也可以使用更大的樣品。
為什么要使用三軸測試？
三軸試驗是巖土工程中用途廣泛、全面、應(yīng)用廣泛的試驗之一。三軸測試可以評估的常見的工程問題：
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現(xiàn)場問題
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測試類型
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隧道
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UU - 快速三軸
CU - CD 有效應(yīng)力
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垃圾填埋場
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UU - 快速三軸
CU - CD 有效應(yīng)力
三軸滲透率
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基礎(chǔ)設(shè)計
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UU - 快速三軸
CU -CD 有效應(yīng)力
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土壩
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UU - 快速三軸
CU 有效應(yīng)力
三軸滲透率
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邊坡穩(wěn)定性
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UU - 快速三軸
CU -CD 有效應(yīng)力
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切坡失敗
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CU 有效應(yīng)力
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三軸測試類型
實驗室可以進行三種基本的三軸測試，每種測試都可以觀察不同工程應(yīng)用的土壤響應(yīng)：
不固結(jié)不排水試驗 (UU)，也稱為快速三軸試驗
綜合不排水測試 (CU)
綜合排水測試 (CD)
UU 三軸測試也稱為總應(yīng)力測試，CU/CD 三軸測試也稱為有效應(yīng)力測試。UU 三軸測試通常用于短期工程問題，而 CU 和 CD 三軸測試通常用于評估長期工程問題。
未固結(jié)未排水 (UU)
使用這種方法，剪切強度是根據(jù)總應(yīng)力來測量的。土樣不允許固結(jié)，必須保持其原始結(jié)構(gòu)和含水量，使其抗壓強度取決于現(xiàn)場的地應(yīng)力水平。
測試通常對從同一樣品中獲得的三個試樣進行，每個試樣承受不同的圍壓。如果土壤完全飽和，則每次測試的剪切強度都相同，稱為“不排水剪切強度”。還可以使用三軸系統(tǒng)進行稱為無側(cè)限抗壓強度 (UCS) 的附加測試，只需將圍壓設(shè)置為零。
綜合不排水 (CU)
這里，剪切強度是根據(jù)有效應(yīng)力來測量的。試樣飽和并在所需的圍壓下固結(jié)（土壤固結(jié)是改變其結(jié)構(gòu)和含水量的過程） 。一旦固結(jié)，試樣將受到受控的載荷作用，在此期間不允許排水，以便可以測量孔隙壓力。
由于剪切強度受有效應(yīng)力的影響，通過在不同圍壓下測試一組三個試件，可以根據(jù)庫侖模型定義破壞包絡(luò)線并定義參數(shù) c' 和 φ'，并評估不排水剪切強度。
合并排水 (CD)
使用這種方法，剪切強度是根據(jù)有效應(yīng)力來測量的。試樣飽和并在所需的圍壓下固結(jié)2。一旦固結(jié)，試樣將受到受控的載荷作用，在此期間允許水分排出，而不會產(chǎn)生孔隙壓力。
由于剪切強度受有效應(yīng)力的影響，通過在不同圍壓下測試一組三個試件，可以根據(jù)庫侖模型定義失效包絡(luò)并定義參數(shù)c'和φ'。
UU 三軸測試速度很快，只需不到 30 分鐘即可完成，并且通常不會經(jīng)歷飽和或固結(jié)階段，因為測試僅包含剪切階段。而 CU 和 CD 三軸試驗通常在飽和階段開始，然后進入固結(jié)階段。CU 和 CD 三軸測試也需要更長的時間才能完成，有時需要幾天、幾周甚至幾個月才能完成。CD 三軸試驗通常需要最長的時間，因為在剪切階段，不允許增加孔隙壓力，導致應(yīng)變率非常低。隨著孔隙水壓力 (PWP) 的增加，CU 三軸測試速度更快，并且在整個剪切階段都測量了過量的 PWP。
