آزمایش سه محوری (Triaxial Test)

استاندارد آزمایش سه محوری

آزمایش تحکیم نیافته زهکشی نشده (UU): AASHTO T 296و ASTM D 2850-87

آزمایش تحکیم یافته زهکشی نشده (CU): AASHTO T 297و ASTM D 4767-88

مقدمه آزمایش سه محوری

در آزمايش سه محوری، فشار همه جانبه نماينده ي فشار جانبي خاك در محل واقعي است و معمولا معادل مقدار تقريبي K0.γ.Z انتخاب می‌شود که K0 ضریب فشار جانبی خاک در حالت سکون γ وزن مخصوص المان خاک و Z عمق المان در این آزمایش است. در اين آزمايش نمونه اي از خاك با مشخصات استاندارد برداشته و يك غشاي ظريف و نازك دور آن كشيده مي شود و سپس در داخل محفظه استوانه شكلي از جنس پلاستيك يا شيشيه كه معمولا مملو از آب يا گيليسيرين است، قرار مي گيرد و گاهي نيز از هوا استفاده مي شود. براي آن كه نمونه تحت برش گسيخته شود، يك تنش محوري از طريق يك بازوي قائم براي اعمال بار نصب شده، به نمونه وارد مي شود. اين تنش، تنش محوري اضافي نام دارد.

به طور کلی آزمایش‌ها به دو صورت انجام می‌گیرد :

• کنترل تنش (با اضافه کردن وزنه‌هایی با گام مساوی تا لحظه گسیختگی نمونه)
• کنترل کرنش (اعمال تغییر شکل با سرعت ثابت به وسیله پرس هیدرولیک تا لحظه گسیختگی نمونه)

در این روش مقدار بار محوری وارده مربوط به یک تغییر شکل محوری مشخص با یک حلقه یا سلول اندازه‌گیری نیرو که بر روی بازوی دستگاه نصب شده است، اندازه‌گیری می‌شود.

این آزمایش جهت تعیین مقاومت برشی نمونه است و مدل بسیار خوبی برای خاک در محل می باشد. در عمل با اعمال فشار همه‌جانبه σ3 برابر نیروی همه جانبه در محل و افزایش نیروی محوری بر روی نمونه آن را شکسته و نیروی شکست و تغییر شکل در لحظه شکست را اندازه می‌گیرند. بدین ترتیب پوش دوایر موهر کشیده می‌شود یعنی هم C و φ برای انواع آزمایشها بدست می‌آید و هم رفتار خاک زیر بارگذاری مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

انتخاب نوع آزمایش سه محوری

نوع آزمایش سه محوری که باید انجام شود، بستگی به نوع و چگونگی مساله مورد مطالعه دارد. در آزمایشگاه های مکانیک خاک معمولا به این شکل است که آزمایش CD (تحکیم یافته زهکشی شده) برای خاکهای دانه‎ای مثل ماسه‌ها و برای بررسی رفتار دراز مدت خاکهای چسبنده انجام می شود. آزمایشهای UU (تحکیم نیافته زهکشی نشده) و CU (تحکیم یافته زهکشی نشده) در شرایط اشباع همراه با اندازه‌گیری فشار منفذی برای بررسی رفتار خاکهای ریزدانه در شرایط زهکشی نشده استفاده می شوند و آزمایش UU در شرایط نیمه اشباع جهت بررسی رفتار خاکریز حین ساخت استفاده می شود. آزمایشهای سه محوری بسته به اینکه شیر خروج جریان منفذی باز یا بسته باشد به سه صورت انجام می‌گیرد:

1. آزمایش زهکشی نشده، تحکیم نیافته(UU) ؛ این آزمایش در شرایطی انجام می‌شود که شیر زهکشی در تمام مراحل بسته است و آزمایش بلافاصله بعد از نصب سلول فشار آغاز می‌شود. براي خاك هاي دانه اي نرم اگر درصد اشباع کمتر از 100 درصد باشد تفاوت اندكي بين باز و بسته بودن شير وجود دارد. اين آزمايش براي خاك هاي غير چسبنده با درجه اشباع 100 درصد قابل استفاده نيست. یک مثال از موارد استفاده این آزمایش در پایداری کوتاه مدت شیب ها است.
2. آزمایش زهکشی نشده، تحکیم یافته(CU) يا آزمايش سريع تحكيم يافته؛ در اين آزمايش بعد از اين كه نمونه تحت فشار محفظه تحكيم شد، بار محوري در شرايط زهكشي نشده اعمال مي شود. براي برخي آزمايش ها وسايلي براي نشان دادن توقف تغييرات حجم نمونه (متوقف شدن جريان آب منفذي) و نشان دادن پايان عمل تحكيم وجود دارد، زيرا اصولا تحكيم، خصوصا براي خاك هاي رسي، زمان قابل توجهي مي برد. به علاوه تكنيك هايي براي افزايش سرعت زهكشي مانند استفاده از سنگ هاي متخلخل يا استفاده از كاغذ صافي به كار برده مي شوند. وقتي تحكيم پايان يافت، شير زهكشي بسته مي شود و تنش محوري اضافي اعمال مي شود تا نمونه گسيخته شود. قسمت آخر آزمايش مانند آزمايش تحكيم نشده زهكشي نشده است. از این آزمایش برای مدل کردن شرایط پایداری سدهای خاکی در زمانی که آب پشت سد به سرعت تخلیه شود و سد در مرحله دوم فرصت کافی برای زهکشی نداشته باشد، استفاده می شود.
3. آزمایش زهکشی شده، تحکیم یافته (CD)؛ در اين آزمايش در مرحله اعمال تنش همه جانبه و تنش محوري اضافي، شيرهاي زهكشي باز هستند. در مرحله اول آزمايش رفتار نمونه براي بررسي اتمام تحكيم بررسي مي شوند. تنش محوري اضافي بايد با سرعت بسيار كم اعمال شود تا فشار آب منفذي در طول شكست به وجود نيايد يا آن قدر كوچك باشد كه در پارامترهاي خاك تاثير نگذارد. به علت حساسيت بيش از حد خاك و تاثيرپذيري زياد پارامترهاي خاك از ميزان دست خوردگي و نوع آن، آزمايش هاي سه محوري طبقه بندي هاي خاصي دارند و در كلاس هاي مختلف انجام مي شوند. به عنوان مثال آزمايش هاي CD و CU و UU براي خاك هاي چسبنده و غير چسبنده، خاك هاي عادي تحكيم يافته و پيش تحكيم يافته متفاوت است. همچنين آزمايش ها را مي توان در شرايطي با اندازه گيري فشار آب منفذي و بدون اندازه گيري فشار آب منفذي انجام داد. این آزمایش روی خاک های دانه ای یا بررسی پایداری دراز مدت شیب ها و زمین زیر ساختمان ها بکار می‌رود.آزمایش ممکن است روی خاکهای دانه‌ای غیر چسبنده (نمونه باید دست نخورده باشد و اگر دست خورده باشد تراکم آن عین تراکم در محل باشد) انجام ‌شود یا روی نمونه خاک چسبنده ریز دانه که نمونه باید عینا دست نخورده و یا حداقل دست خوردگی را داشته باشد (مخصوصا اگر خاک حساس هم باشد).

معيار اشباع بودن نمونه، پارامتر فشار آب منفذي اسكمپتون (B) است. در همه ي موارد اساس كار يكسان است، يعني نمونه ابتدا بر اثر فشار سيال داخل محفظه تحت يك فشار محيطي همه جانبه (3σ) قرار مي گيرد. بسته به نوع آزمايش ممكن است اجازه ي تحكيم و زايل شدن فشار آب منفذي به نمونه داده شود. بر اثر اين فشار، فشار آب منفذي نمونه به مقدار Uc افزايش مي يابد كه اثر آن را با پارامتر بدون بعد فشار آب منفذي اسكمپتون (B) نشان مي دهند. در خاك هاي اشباع B = 1 است. بعد از آن كه نمونه تحكيم شد، در آزمايش هاي CU و CD تنش محوري اضافي (dσ∆) روي نمونه اعمال مي شود. در اين مرحله هم بسته به نوع آزمايش ، سرعت بارگذاري متفاوت است و شير زهكشي هم مي تواند باز يا بسته باشد.

پارامتر B از این رابطه بدست می آید:

وسایل آزمایش سه محوری

1. دستگاه چرخ‌دنده با ایستگاه های مختلف جهت سرعت های کم و زیاد
2. یک قاب بالایی که رینگ ثبت نیرو و تغییر شکل بر روی آن قرار دارد
3. دستگاه تعیین فشار آب درون خاک؛ این دستگاه از 2 قسمت تشکیل شده است. 1) بلوک شفاف که در آن لوله U شکل تا نیمه از جیوه پر شده است و یک طرف آن به انتهای تحتانی نمونه خاک وصل می شود. این قسمت دارای قطر نازکی برابر 1 میلیمتر است. 2) شاخص متحرک برای تعیین نمودن سطح جیوه در لوله. (در هنگام آزمایش باید همه مجرای زهکشی و اندازه گیری فشار از آب پر شود و به خصوص باید دقت کرد که در قسمتی از مجرای زهکشی که بین نمونه خاک و نمایانگر فشار قرار گرفته است، هیچ حباب هوایی وجود نداشته باشد.)
4. یک یا دو تشک فلزی که در مواقعی که زهکشی لازم نیست، جانشین سنگهای متخلخل می شود
5. قوطی های مخصوص برای تعیین درصد رطوبت و …
6. سلول که با سه گیره محکم می‌شود و شامل استوانه آلومنیمی زیر نمونه و بالای نمونه است
7. غشاء لاستیکی؛ براي خاك هاي چسبنده، قطر استوانه غشاگيري چند ميلي متر بيشتر از قطر نمونه مورد آزمايش است و به وسيله مكش در پشت غشاي لاستيكي نمونه در داخل اين استوانه قرار مي گيرد، بدين ترتيب كه با مكش هواي محبوس بين غشا و قالب، غشا كاملا به قالب مي چسبد و نمونه را مي توان به سادگي داخل آن قرار داد. براي خاك هاي دانه اي خشك، قالب استوانه اي كه براي قرار دادن غشاي لاستيكي به كار مي رود، قطري بيشتر از قطر نمونه دارد. اين اختلاف قطر تقريبا دو برابر ضخامت غشاي لاستيكي است. اين قالب مي تواند دو يا سه تكه اي باشد. اين استوانه در قسمت پايين داراي يك گلوگاه است كه بدين ترتيب عمل قرار دادن حلقه هاي لاستيكي (كش ها) روي پايه محفظه امكان پذير است. براي خاك هاي دانه اي اشباع شده، مي توان قالب استوانه اي حالت قبل را به كار برد. در اين حالت فشار آب نمونه، غشاي لاستيكي را به ديواره داخلي قالب مي چسباند و ايجاد مكش بين غشاي لاستيكي و ديواره داخلي قالب ضروري نيست.

8. جک و سر جک جهت بیرون آوردن نمونه
9. کاردک
10. محفظه فشار
11. وسیله اعمال فشار با شرط کنترل کرنش (پرس): این وسیله شامل یک داربست می باشد که در قسمت پایین آن، یک سکو به وسیله موتوری که سرعت آن قابل کنترل آست، به طرف بالا یا پایین می رود. بین این سکو و اتکا فوقانی، سلول فشار و فشار سنج برای اندازه گیری تغییرات فشار در حین آزمایش قرار دارد. پرس فوق با ظرفیتهای مختلف، معمولا بین 10 تا 50 تن که برای آزمایشهای خاک مورد استفاده است، ساخته می شود.

12. نمونه اصلاح کن
13. اره سیمی
14. منبع ایجاد خلاء
15. گرمکن
16. کولیس
17. لوله جهت داخل کردن نمونه در غشاء
18. نمونه گیرهای مختلف
19. ظرف تبخیر
20. ورقه های کاغذ صافی بر زیر و روی نمونه ( بین نمونه خاک و سنگهای متخلخل ) برای جلوگیر یاز ورود ذرات خاک به درون سنگ متخلخل و همچنین در اطراف نمونه برای تسهیل زهکشی جانبی

21. ترازو با دقت 1 / 0 گرم
22. بورت برای اندازه گیری تغییر حجم؛ اندازه گيري تغيير حجم آب درون نمونه به وسيله بورت صورت مي گيرد، بدين طريق كه با تغيير حجم نمونه خاك، مقداري از آب به بورت وارد يا از آن خارج مي شود. اين وارد و خارج شدن، سطح پارافين در لوله وسطي را تغيير مي دهد كه بدين ترتيب تغییرحجم مشخص می شود.
23. یک یا دو حلقه لاستیکی (کش) در بالای نمونه در شیار مخصوص کلاهک فوقانی و در پایین نمونه در شیار مخصوص پایه برای جلوگیری از نفوذ آب به درون نمونه
24. دستگاه کمپرسور مربوط به فشار هیدرواستاتیک جانبی؛ اين دستگاه معمولا در سه نوع ساخته مي شود كه نوع جيوه اي آن در اكثر دستگاه هاي سه محوري به كار مي رود. دستگاه داراي دو مخزن جيوه اي است كه يكي از آن ها در سطحي ثابت و ديگري آويزان است و مقدار فشار منتقل شده به وسيله اين دستگاه از روي اختلاف ارتفاع اين دو مخزن به دست مي آيد و مقدار آن به وسيله فشارسنج عقربه اي خوانده مي شود. براي خواندن دقيق، يك فشارسنج U شکل جيوه اي هم به سيستم اضافه مي شود كه فشارهاي كوچك را به خوبي تعيين مي كند. فشار جانبي كه به وسيله اين مخازن جيوه ايجاد مي شود، بستگي به اختلاف سطح دو مخزن دارد. براي آن كه فشار بزرگتري ايجاد شود، بايد دو يا چند مخزن را به طور سري به هم وصل كرد. (فشاری در حدود10 تا 15 كيلوگرم بر سانتي مترمربع)

مشخصات نمونه ها

هرچه شرايط نمونه بيشتر شبيه شرايط خاك در محل باشد، از آزمايش نتايج دقيق تري به دست خواهد آمد. در صورتي كه نمونه خاك نماينده خاك پي يك سازه باشد، تهيه يك نمونه دست نخورده بسيار مفيد است و در صورتي كه نماينده خاكريز باشد، بايد يك نمونه دست نخورده با همان شرايط تراكم محلي را آزمايش كرد. مواردی که باید در نمونه گیری به آنها توجه کرد:

1. تهيه نمونه دست نخورده از خاك هاي دانه اي بسيار مشكل است و اغلب نمونه اي دست نخورده با همان چگالي نسبي در محل تهيه مي شود.
2. در خاك هاي چسبنده ريزدانه، نمونه بايد عينا دست نخورده باشد يا حداقل دست خوردگي را داشته باشد (به خصوص اگر خاك حساس باشد).
3. در استفاده هاي آموزشي مي توان از نمونه باز سازي شده در قالب تراكم استفاده كرد.
4. نمونه هاي تهيه شده با نمونه گير جدار نازك (شلبي) مي تواند به وسيله يك نمونه اصلاح كن به ابعاد دلخواه درآيد.
5. براي اندازه گيري ابعاد نمونه طول را 4 بار و هر بار با 90 درجه تغيير زاويه اندازه مي گيريم، قطر را هم در سه منطقه بالا، وسط و پايين و در هر منطقه 4 بار اندازه مي گيريم. سپس طول و قطر متوسط را به دست مي آوريم و در محاسبات به كار مي بريم.
6. هنگام خارج كردن نمونه خاك از لوله حفاري، اگر خاك چسبنده است يا قابليت تراكم زياد دارد، نبايد آن را با جك زدن خارج كرد و در صورت اجبار، نيرو در همان جهتي كه نمونه به استوانه وارد شده، بر نمونه داخل استوانه اعمال شود.
7. پس از خارج شدن نمونه، سريعا بريده مي شود تا خشك نشود.
8. قسمت هاي بالا و پايين نمونه خاك، دست خورده است. در صورت تمايل به استفاده از نمونه دست نخورده، بالا و پايين نمونه كنار گذاشته مي شود.
9. اگر ناهمگني خاك زياد باشد، آزمايش روي خاك صحيح نخواهد بود.
10. نسبت طول به قطر نمونه باید بین 2 و 3 باشد، اگر ارتفاع نمونه کمتر از 2 برابر قطر باشد، اجازه تغییر شکل به نمونه نمی دهد و اصطکاک بین سطح نمونه و استوانه باعث برش نمونه می گردد و اگر ارتفاع نمونه بزرگتر از 3 برابر قطر باشد، نمونه کمانش خواهد کرد و گسیختگی به جای مکانیکی، هندسی خواهد بود. بنابراین بهترین نسبت ارتفاع به قطر حدود 2.5 می باشد.
11. ابعاد نمونه استوانه ای؛ قطر برابر 35.6 میلیمتر و ارتفاع برابر 88.9 میلیمتر

به دست آوردن پارامترهاي برشي خاك به وسيله آزمايش سه محوري هم در حالت اشباع كامل و هم در شرايط نيمه اشباع خاك امكان پذير است و آزمايش سه محوري روي خاك هاي غير اشباع فقط براي اندازه گيري تنش هاي كل است. به علاوه ممكن است در زمان بهره برداري، خاك اشباع شود. اشباع كردن نمونه هاي خاك به روش هاي مختلف انجام مي گيرد. در ادامه به سه روش كه براي اشباع نمونه سه محوري به كار مي رود، اشاره خواهيم كرد.

1. استفاده از پس فشار (Back Pressure)؛ در حالي كه شير زهكشي مرتبط با بالاي نمونه باز است تا هواخارج شود، آب را با فشار مشخصي از انتهاي نمونه وارد مي كنيم.
2. استفاده از پمپ خلاء؛ براي خارج كردن هواي داخل نمونه به وسيله مكش، البته هم زمان مي توان از پس فشار هم استفاده كرد.
3. استفاده از گاز co2؛ پيش از استفاده از دو روش بالا، از گاز co2 استفاده مي شود. در اين حالت گاز co2 جايگزين هواي حفره اي مي شود و در مراحل بعد آب به راحتي جايگزين co2 مي گردد. پس از مراحل فوق در شرايطي كه شير زهكشي بالاي نمونه بسته است، پس فشار از پايين نمونه وارد مي شود. اين امر موجب مي شود تا هواي محبوس داخل نمونه در آب حل شود و به اشباع شدن نمونه كمك كند.
4. در دو آزمايش CD و CU لازم است قبل از اين كه نمونه تحت تنش محوري اضافي (dσ∆) گسيخته شود، تحكيم گردد. بدين منظور بلافاصله بعد از برقراري فشار 3σ شيرهاي زهكشي را باز مي كنيم و تغيير سطح آب در بورت هاي متصل به آن ها را در زمان هاي استاندارد شده توسط ASTM اندازه گيري مي كنيم و بر اساس اين داده ها مي توان نمودارهاي ΔVs – log t یا ΔVs – √t را رسم كرد. (ΔVs تغييرات حجم نمونه است)

روش انجام آزمایش سه محوری

این آزمایش به سه شکل به شرح ذیل انجام می‌گیرد:

• حالت تحکیم یافته زهکشی شده (CD)
• حالت تحکیم یافته زهکشی نشده (CU)
• حالت تحکیم نیافته زهکشی نشده (UU)

روند کلی این آزمایش به این صورت است که یک نمونه استوانه ای خاک که اغلب ارتفاع آن دو برابر قطر آن است درون محفظه ای قرار گرفته و سپس تحت تاثیر یک فشار همه جانبه قرار می‌گیرد که دراین حالت اگر قصد تحکیم نمونه را داشته باشیم شیرهای خروج آب بازنگداشته می‌شود تا نمونه تحکیم شود و فشار منفذی به صفر برسد. پس از این مرحله با اعمال بار قائم نمونه به گسیختگی می‌رسد در این حالت اختلاف بار قائم و بار همه جانبه که به تنش انحرافی معروف است باعث گسیختگی نمونه می‌شود درصورتی که قصد زهکشی نمونه وجود داشته باشد در این مرحله نیز شیرهای خروج آب باز نگه داشته می‌شود.
این آزمایش نیز با فشارهای جانبی مختلف انجام می‌شود سپس دوایر موهر حاکم بر هرکدام از آزمایشها در یک دستگاه مختصات ترسیم شده و پوش این دوایر رسم می‌شود، شیب این خط زاویه اصطکاک داخلی خاک و عرض از مبداء آن چسبندگی خاک می‌باشد. همانند آزمایش برش مستقیم، این آزمایش هم بر اساس تئوری موهر کلمب انجام می شود با این تفاوت که این آزمایش تشابه بسیار زیادی با رفتار خاک در محل داشته و گسیختگی در ضعیفترین سطح اتفاق می‌افتد.

1. ‌تحکیم نیافته زهکشی نشده (UU)

ابتدا به وسیله جک نمونه گیر را داخل لوله خاک که قبلا به وسیله دستگاه حفاری از محل مورد نظر برداشته شده و به آزمایشگاه آورده شده ‌است، خارج می کنیم و پس از صاف کردن سر و ته آن، نمونه مورد آزمایش را از داخل نمونه گیر خارج می‌ کنیم (برای خاک چسبنده و ریز دانه) از این نوع نمونه حداقل سه عدد تهیه می ‌نماییم. برای خاک دانه ای می ‌توان در قالب های مخصوص خاک را ریخته و متراکم کرد تا به تراکم در محل برسد و سپس نمونه را داخل غشاء ریخته و متراکم کرد تا به تراکم در محل برسد و سپس نمونه را داخل غشاء گذاشت. برای خاک های غیر حساس هم می‌ توان نمونه را دوباره سازی نمود. برای تعیین درصد رطوبت، نمونه را داخل فر می ‌گذاریم تا ۲۴ ساعت در دمای ۱۰۵ درجه سانتیگراد بماند. نمونه را دقیقه وزن کرده و ابعاد آن را اندازه می ‌گیریم. سپس نمونه را بوسیله قالب مخصوص و دستگاه خلا داخل غشاء لاستیکی می ‌گذاریم و آن را دقیقا در محل خود قرار داده، سلول را روی آن گذاشته و گیره ‌های سلول را می‌ بندیم.
از سوراخ بالای سلول آن را به نحوی پر از آب می‌کنیم که هوائی داخل سلول نماند سپس پیچ سوراخ آب را بسته و میله بالای سلول را پایین می ‌آوریم تا بین استوانه زیر رینگ و قاب زیرین تماس برقرار شود. بعد از تراز کردن دستگاه، فشار جانبی را که توسط سیستم جیوه و آب و لوله ‌های مرتبط تامین می ‌شود بر نمونه وارد می‌‌ کنیم. این عمل با باز کردن شیر آب انجام می ‌شود. آنگاه دستگاه را روشن می کنیم تا با سرعت یک میلیمتر بر دقیقه بالا آمده و اندازه‌گیر نیرو شروع به حرکت نماید. در این حالت دستگاه را خاموش کرده و پس از صفر کردن دو اندازه‌گیر و تغییر شکل دستگاه را مجددا روشن می‌کنیم.
در هر دور تغییر شکل میزان نیرو را می‌خوانیم. قرائت اندازه گیر نیرو نشان دهنده نیرو در لحظه فوق الذکر است که اگر به سطح متوسط تقسیم شود همان تنش 3σ خواهد بود. این عمل ادامه پیدا می‌کند تا نمونه شکسته شود یعنی اندازه گیر نیرو برگردد یا نمونه خمیری شود که نقطه شکست ۲۰ درصد تغییر شکل نمونه خواهد بود. این عمل را با فشارهای جانبی مختلف برای سه نمونه انجام داده و نتایج را برای هر نمونه یادداشت می‌کنیم. پس از اتمام آزمایش نمونه را درآورده و وزن می‌کنیم که نباید افزایش وزن داشته باشد.

2.‌ تحکیم یافته زهکشی نشده (CU سریع)

ابتدا فشار جانبی را به آرامی وارد نموده و شیر زهکشی را باز می‌ گذاریم تا آب خارج شود و نمونه به ۱۰۰ درصد تحکیم برسد. آنگاه شیر زهکشی بسته می‌ شود، تا این لحظه فشار تماما موثر می‌باشد. سپس فشار محوری را وارد می ‌نمائیم تا نمونه بشکند.

از سوراخ بالای سلول آن را به نحوی پر از آب می‌کنیم که هوائی داخل سلول نماند سپس پیچ سوراخ آب را بسته و میله بالای سلول را پایین می ‌آوریم تا بین استوانه زیر رینگ و قاب زیرین تماس برقرار شود. بعد از تراز کردن دستگاه، فشار جانبی را که توسط سیستم جیوه و آب و لوله ‌های مرتبط تامین می ‌شود بر نمونه وارد می‌‌ کنیم. این عمل با باز کردن شیر آب انجام می ‌شود. آنگاه دستگاه را روشن می کنیم تا با سرعت یک میلیمتر بر دقیقه بالا آمده و اندازه‌گیر نیرو شروع به حرکت نماید. در این حالت دستگاه را خاموش کرده و پس از صفر کردن دو اندازه‌گیر و تغییر شکل دستگاه را مجددا روشن می‌کنیم.

در هر دور تغییر شکل میزان نیرو را می‌خوانیم. قرائت اندازه گیر نیرو نشان دهنده نیرو در لحظه فوق الذکر است که اگر به سطح متوسط تقسیم شود همان تنش 3σ خواهد بود. این عمل ادامه پیدا می‌کند تا نمونه شکسته شود یعنی اندازه گیر نیرو برگردد یا نمونه خمیری شود که نقطه شکست ۲۰ درصد تغییر شکل نمونه خواهد بود. این عمل را با فشارهای جانبی مختلف برای سه نمونه انجام داده و نتایج را برای هر نمونه یادداشت می‌کنیم. پس از اتمام آزمایش نمونه را درآورده و وزن می‌کنیم که نباید افزایش وزن داشته باشد.

3.‌ تحکیم یافته زهکشی شده (CD سریع)

در تمام مدت آزمایش شیر زهکشی باز است. یعنی هم 3σ و هم 1σ فشارهای موثر خواهند بود. از این آزمایش به عنوان تحکیم نمونه نیز می‌توان استفاده کرد ولی این عمل برای خاک های ریز دانه خیلی طول می‌ کشد. نمونه اگر اشباع نباشد مشابه تحکیم در همان فشار همه جانبه معادل فشار جانبی وارده در محل اتفاق می‌افتد.

محاسبات آزمایش سه محوری

• برای هر قرائت كرنش محوري از این رابطه محاسبه می شود:

ΔH: تغيير ارتفاع نمونه

H0: ارتفاع اوليه نمونه قبل از اعمال بار

• مساحت متوسط نمونه در زمان هر قرائت محاسبه می گردد:

A0: مساحت متوسط اوليه نمونه

ε: كرنش محوري در قرائت مورد نظر

• تنش محوري اضافي براي هر قرائت تعیین می شود:

P: بار وارده بر نمونه (تصحيح شده)

A: مساحت متوسط نمونه

در ادامه منحني ((تنش انحرافي اضافي- كرنش)) براي نمونه هاي آزمايش شده رسم می شود. مقاومت نمونه ها و كرنش در زمان گسيختگي مطابق تعريف ارائه شده تعيين شده و دايره مور مربوط به شرايط گسيختگي نمونه رسم می گردد تا پوش گسيختگي را بدست آوريم. سپس با استفاده از ابعاد، وزن و درصد رطوبت نمونه مقدار درجه اشباع نمونه محاسبه می شود.