导言
三轴试验（triaxial test）是最常见的土工试验之一，被用于获得试样的静态或动态抗剪强度、模量，以及剪切过程中的变形和孔压变化等特征。尽管多数时候我们只想得到像直剪试验（direct shear）给出的黏聚力（cohesion）和内摩擦角（friction angle）两个参数，但即便只想获得它们，要做好这个试验也并不那么简单，起码比直剪要复杂得多。做完后想让读者对试验过程有清晰的概念，对结果有充分的信任和深入的理解，一份详尽且专业的报告必不可少。我结合一点自己的经验和网上能看到的资料，简单地聊下我心中优秀的三轴试验报告得具备哪些元素和提供哪些曲线。不足之处请大家指教。
1. 必备要素
试验基本信息
试验标准
以澳洲为例，三轴试验标准有
AS 1289.6.4.2:2016 Soil strength and consolidation tests — Determination of compressive strength of a soil — Compressive strength of a saturated specimen tested in undrained triaxial compression with measurement of pore water pressure （CU试验）、
AS 1289.6.4.1:2016 Soil strength and consolidation tests — Determination of compressive strength of a soil — Compressive strength of a specimen tested in undrained triaxial compression without measurement of pore water ressure（UU试验）和与之相关的固结试验标准
AS 1289.6.6.1:2020 Soil strength and consolidation tests — Determination of the one-dimensional consolidation properties of a soil — Standard method。
试验类型：
固结或不固结； 各向同性（isotropically）或各向异性（anisotropically）固结； 排水或不排水剪切； 压缩或拉伸； 单一阶段或多阶段等。 客户信息、项目名称、项目位置
试样深度
取样方法
项目、钻孔、试样、报告等标号
试验室内温度
初始试样信息
试样类型：无扰动或重塑
试样描述：土的分类（三轴试验通常会伴随基础的物理试验index tests）
试样高度、直径、面积和体积
试样重量、干重量（试验结束后烘干称量）、含水率、孔隙比（得事先获得颗粒重度）、饱和度等
测试前试样照片
最终试样信息
最终重量、含水率和孔隙比
黏性土试样在试验结束后比较容易称重，再烘干，之后计算最终含水率和孔隙比等。但砂性土试验结束后则较难准确称重，一个办法是在试验完成后关闭试样的排水管（反压管），将试样和基座一起冷冻，之后再拆除橡胶模，这时就方便称重了。具体参见Reid, D., Orea, I., Fanni, R. and Fourie, A., A modular base platen assembly to increase the efficiency of triaxial critical state testing.
试样照片和破坏面速描：沿着试样长轴将试样（破坏面）对称地切开
2. 饱和、固结和剪切
饱和
开始与终止时间，试样两端和侧边排水滤纸使用与否
饱和方法：水头饱和，反压饱和，抽真空饱和，及二氧化碳饱和等
这些饱和方法都需要给试样先施加一个初始围压（通常20kPa），以保持试样稳定和免于被饱和过程的内部水头或CO2气压给破坏，这对砂土试样尤其重要。
水头饱和是最简单的，即从试样底部用大约10kPa的压力让水自下而上充满孔隙排出空气。
反压饱和，当使用较小的围压和反压很难获得足够高的B值时，可提高压力，一是加快水浸透试样的速度，二是让试样中残留的空气溶解于水中，但要注意两个压力需同步缓慢增长。
抽真空饱和即将试样中的气压抽到小于一个大气压，维持一段时间后再吸入清水浸透试样。要注意负压的值不能超过固结压力，这对低应力水平的试验很重要。
CO2饱和，先用CO2在较低（10kPa）压力下通过试样，排出空气，再用水头或者反压饱和。
上述各种饱和方法所用的水都得是除气后的(deaired water)。
饱和围压、反压，最终B值，饱和用时
试样饱和过程中的体积变化可以由压力室内水的体积监测。这个值很小，但如果想获得较准确的最终孔隙比，进而获得临界状态线参数，这样的“斤斤计较”就有意义了。
固结
固结围压、反压
从饱和阶段到固结阶段，围压和反压的增长速率不能太快。
体积变化，用时，高度变化，新的面积
固结过程中假设试样保持正圆柱形状。特定孔隙比下的固结系数可以求得。
剪切
开始和结束时间
（轴向）应变速率
破坏准则
多阶段试验会用到，如使用最大剪应力还是有效主应力比来停止第一和第二阶段，结果差别不大。
破坏形态：是有明确的剪切面，还是中部鼓胀。
各阶段最大偏应力（q_max），对应q_max的孔隙水压力、有效主应力、应力比、MIT应力s和t、平均有效应力、应变，以及黏聚力和内摩擦角
各阶段最大有效主应力比，和相应的各应力应变，以及黏聚力和内摩擦角（与上一条所得的值略有差异）
3. 绘图
固结曲线
平方根法 或 对数法
应力曲线
摩尔应力圆
偏应力(q) vs 平均有效应力(p') 应力路径(effective stress path, ESP)
q-p'与剪切应变-体积应变相对应，便于了解土的应力应变过程特征（本构）。这个图即Cambridge plot.
在Cambridge plot中内摩擦角可由下图里的Mc求得。推导很简单。
部分文献中使用的MIT plot，其横轴为最大和最小有效主应力的平均值，纵轴为剪应力。
黏聚力和内摩擦角的获取见下图
应力应变曲线
偏/剪应力vs轴向应变曲线
卸载-再加载可获得弹性模量
应力比（最大有效主应力/最小有效主应力，或者q/p'）vs轴向应变曲线
超孔隙水压力vs轴向应变曲线（CU试验）
试样体积变化vs轴向应变曲线（CD试验）
典型的CD试验曲线（Manmatharajan, M.V., Eng, P., Golder, W.S.P., Sy, A., Berger, K.C. and Ghafghazi, M., Monotonic, Cyclic, and Post-cyclic Behaviour of Fine Gravel.）
典型的CU试验（Foresta, V., Capobianco, V. and Cascini, L., 2020. Influence of grass roots on shear strength of pyroclastic soils. Canadian Geotechnical Journal, 57(9), pp.1320-1334.）
应力比vs剪胀系数曲线
在 临界状态土力学之管窥 这篇文章里我提及了应力比vs剪胀系数，即stress-dilatancy relationship，这个曲线对了解土的变形特征很有用，具体怎么绘制就不展开了。
Stress-dilatancy relationship （Been, K. and Jefferies, M., 2004. Stress dilatancy in very loose sand. Canadian Geotechnical Journal, 41(5), pp.972-989.）
4. 总结
作者：XY
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