三轴实验设计
一、实验目的：研究卸荷条件下软土破坏标准与屈服准则。
二、实验主要仪器设备： GDS三轴仪； GDSLAB软件及PC；切土盘或切土器、钢丝锯及切土刀；真空饱和装置及土样饱和器；乘膜筒；对开圆模；除气水设备；电子称（最小分度值0.01g）；乳胶模、滤纸及透水石；游标卡尺。 三、实验类型：
（2不同围压（50 kPa、100kPa、200 kPa、400 kPa、600 kPa、800 kPa）下等向固结，各向同性固结压力下三轴压缩试验，6组，4个试样/组。
图1 不同应力路径示意图
四、实验试样信息：土样来自深圳地铁深基坑淤泥质地层，现场薄壁取土器取样，取样深度6～12m，工程勘察单位出具的基坑勘察资料，土样密封储运、固定湿度、温度保存，室内原状土试样制备依据现行土工试验规程要求制成试验标准试样。 图2 基坑示意图
五、实验操作步骤：
（一）三轴压缩试验（固结不排水剪切试验）
1. 检查实验仪器性能
2.原状土试样制备及饱和
2.1 试样制备
1）开启原状土样，按包装上标识的上下方向放置，开启原状土样包装皮，将土样取出放正，整平两端，观察原状土样的颜、气味、结构、夹杂物和均匀性及其他情况，并填写原状土样开土记录表。
2）将原状土样先用钢丝锯或切土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱，然后放置于所需切削直径规格的切土盘上，用钢丝锯紧靠侧板，一边旋转土样，一边用钢丝锯由上往下细心进行切削，当上下切削完后，将土样装入标准尺寸两半对开模，用切土刀切去两端多余土柱，制成标准试样。试样切削时应注意避免扰动，当试样表面遇有砾石或凹坑时，用切削下的余土补填。切削过程应注意观察原状土样的情况，对其层次、气味、有无杂质、裂缝等进行描述。对于直径为10cm的软粘土土样可先用分样器分成3个土柱然后再按上述的方法切
削成直径为38mm的试样。
3）将切削土样的余土用蜡纸密封，置于保湿器内，以备土样的物性试验之用。取切下的余土平行测定含水率时，取其平均值作为试样的含水率。
4）试样的两端面应平整互相平行，侧面垂直上下端面。
5）将切削好的试样称量，直径38mm的试样准确至0.1g。试样高度和直径用卡尺量测，试样的平均直径按下式计算：
式中，——试样平均直径（mm）。
——试样上、中、下部位的直径（mm）。
2.2 试样饱和（真空饱和法、反压饱和法）
1）将制备好的标准土样置于框式饱和器（环刀、透水石、滤纸），而后将饱和器内置于真
空缸，为提高真空度可在盖缝中涂上一层凡士林以防漏气。将真空抽气机与真空缸接通，开动抽气机，当真空缸压力达到一个负大气压力强时，持续抽气0.5h。缓慢打开进水阀，使清水缓慢流入真空缸，至淹没饱和器，同时确保注水过程真空缸内为-0.1MPa，关闭抽气阀先，停止抽气，同时关闭进水阀。将引水管提出水面，打开进水阀使空气缓慢进入真空缸，静置10h，以使试样饱和。打开盖子，用干毛巾将饱和器擦干，拆除饱和器，取出试样，称其质量。
2）将试样、仪器安装完毕后，试样在不固结不排水条件下，添加新的实验阶段—饱和固结试验模块（Satcon.dll），其中包括饱和、B—Check、固结。对土样周围应施加20kPa侧压力，待孔隙压力变化稳定，为尽可能减小对土样的扰动，施加的（反压，围压）：（30,50）、（60,80）、（90,110）、（120,140）、（150,170），当增加的侧压力与增加的孔隙压力的比值时，在B—Check中目标围压200kPa，Graph3图表中将竖坐标选择为B值，当B值在1上下波动，即认为土样饱和，否则，再增加反压力和侧压力使土样内气泡继续缩小，然后继续B—Check，直至试样饱和为止。
3 试样安装
1）通过孔隙水量测管，对压力室底座充水，排除气泡，关闭孔隙水阀门。在底座上依次放置透水石、滤纸、黏土试样、滤纸、透水石、试样帽。
2）将橡皮膜套在承膜筒内两端翻出筒外，从吸气孔吸气使膜贴紧承膜筒内壁，然后小心套在试样外围，放气翻起橡皮膜的两端，取出承膜筒，用橡皮紧圈将橡皮膜分别扎紧在压力室底座和试样帽上。
3）装上围压室罩，安装时应先将荷重锤提升以防碰撞试样，密封螺帽要对称上紧。围压室罩安放后，缓慢地旋转荷重锤控制螺帽，同时观察PC中Management→Object Display→CP→Read→Axial Load真空抽气机组轴压传感器显示框，读数为0.001时，且在千分位波动，停止旋转控制螺帽。
4）开排气孔，接通围压注水管，利用水头差向压力室注水，当水从排气孔溢出时，先关闭进水阀，后关闭排气阀。本实验按照50kPa、100 kPa、200 kPa、400 kPa、600 kPa、800kPa施加。
注意事项：
1）整个操作过程中，避免土粒或其他微小杂物落进GDS三轴仪底座圆缝中，以防影响轴向传感器读数准确性。
2）当橡皮膜与土样底座扎紧后，利用水头差，通过孔隙水压力管道，将除气水压入土样与橡皮膜之间，进而排除土样周围气体，当孔隙水从土样顶帽周围慢慢溢出时，关闭进水阀，将橡皮膜扎紧在试样帽上。（此过程在土样安装后，顶帽橡皮紧圈未上套前操作）。
3）1000cc Advanced Pressure/Volume Controller1(Cell Pressure/Volume)，1000cc Advanced Pressure/Volume Controller 2(Back Pressure/Volume)，1000cc Advanced Pressure/Volume Controller 3(Lower Chamber pressure/Volume)，三个腔室操作盘上的按键empty表示排气，fill表示吸水，reset表示重置（停止），当三个腔室的液压油缸行程不满足加载要求时，按fill键，吸入提前制备好的除气水，当每次试验准备开始前，在CP中将Cell Pressure/Volume Tranducer、Back Pressure/Volume Tranducer和Pore Pressure Tranducer清零。
4）制备无气水。把沸腾且冷却后的水倒入真空除气杯中，盖上杯盖（为防止漏气在盖子内涂一层凡士林），抽气机管口接杯盖接口，压力表接口接封堵口（起始压力表读数为零即
为一个大气压）。各接口接牢后，通电，打开真空泵，同时缓慢选转杯盖上阀门，控制抽气量，由小到大，抽气持续运行40～50min，观察杯中水无气泡冒出，压力表稳定在-30in.Hg，关闭真空泵，拧开各接口，无气水制备成功。
5）为了加速排水，在圆柱形土样的侧面还要每隔一段距离放置竖向滤纸条。滤纸条一般宽0.5cm，间隔0.7～1.0cm，与上下两端的滤纸相连，可将水引到上下透水石，有利于缩短孔压传输和孔隙水排出时间。
软粘土三轴试验，通常用滤纸侧向排水来实现孔压轴向平衡。这将加速试验排水，减少试验固结时间，提供更多合理的应力和应变，这意味着在底座测量试样孔压更具有代表性。
GDS中实验模块：Satcon固结饱和试验模块，Standard Triaxial标准三轴压缩试验模块，Advanced Loading高级加载试验模块，Stress path Testing应力路径实验模块，K0 Triaxial Testing各向异性固结实验模块。
实验方案
试样编号 | 固结路径 | 剪切路径 | 排水条件 | 备注 |
T200 | 200 | 逐级增大 保持不变 | 不排水 | |
| | | | |
各向同性固结，围压分级加载至200kPa，每级增量为20 kPa，持续时间2h。为使土样固结充分，在围压200kPa下，持续24小时。
1.双击桌面GDSLAB软件图标（第一次运行），弹出交互式窗口GDS Toolbar，直接点击Test status中的空白Station1。若之前已建立了一个试验站，则需新建一个试验站2Station2，然后直接点击这个试验站，会弹出Create Station（创建试验站点）对话框。
2.左键点击Create Station，弹出选择试验站点配置窗口Select Station Configuration，选择STDTAB.in站点配置，默认缺省选项Always start with this file?不选，确认后点击OK键。
3.弹出站点试验计划Station 1Test Plan窗口，窗口包含Data Save、Sample、Add Test用来设置试验站的配置文件名（ini文件）。
4.点击试验站点试验计划Test Plan窗口中的保存数据Data Save图标，显示数据文件Data File的结构。点击选择数据文件Choose Data File键，显示一个数据保存Save Data的窗口，选择单一目录Single Directory并点击下一步Next键，弹出新一个窗口Save Data菜单栏中为Standard GDS[*.gds]，窗口包含数据保存格式Data Saving Format—选择gds格式
、数据保存类型Data Saving Type—线性Linear每隔X秒保存一个数据和保存计算数据Save Calculated Data不选，点击Next键，选择文件名和保存文件路径，点击OK键。
5.用左键点击站点试验计划Station Test Plan窗口中的试样详细描述Sample键，显示Sample Details对话框中Set up Sample Details，点击Set up Sample Details，弹出Is this the first test on a new specimen对话框，点击Yes键，接着弹出Is the specimen docked,点击No键，此时为各项同性试验，下一步显示试样描述Specimen Details窗口。窗口中试样尺寸（直径38mm、高度76mm—英国BS-1377-7标准）必须填写，荷重锤直径0（内置传感器）默认，点击OK键。
6.点击试验站点的试验计划Test Plan窗口中添加试验阶段Add Test Stage键，在添加试验阶段Add Test Stage下拉菜单中选择试验模块Test Module—固结饱和模块GDS_ttSatcon.dll，点击创建新的试验阶段Create New Test Stage键—创建Station 1 Test Stage Number1，显示试验模块细节Test Module Details窗口，固结饱和模块Satcon包括三个部分：Saturation Ramp、B-Check(Skempton孔压参数B)、Consolidation和Incremental B-Checks，按照试验方案依次选择试验类型为饱和Saturation Ramp、B-Check（Skempton孔压参数B）、Consolidation。
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