三轴试样由压密到破坏可分为弹性压密、屈服和破坏三个阶段。
1）弹性压密阶段：主应力差较小时，应变不大，砂粒被挤得更趋紧密，侧向的变形也不明显（图4.8）。
图4.8 三轴试验压密过程
2）屈服变形阶段：主应力差再增大，试件进入屈服阶段，轴向应变逐渐加快增大，试件开始出现较大变形，表现为轴向压缩而侧向鼓胀（图4.9）。
图4.9 三轴试验屈服过程
3）破坏阶段：当主应力差达到一个峰值后，这个峰值为风积砂的峰值强度a，应变已经较大，土的结构也变得松弛，轴向压缩和鼓胀加剧，主应力差无法再增大而逐渐开始下降并趋向于一个稳定值，这个稳定值也就是风积砂的残余强度b。可明显观察到试样有呈45°左右的破坏面。此时试样变形和轴向应变都很大，试件进入破坏阶段（图4.10）。
图4.10 三轴试验破坏过程
本节试验处理中应力路径采用以p＝（σa＋σc）/2和q＝（σa-σc）/2为坐标的普通应力路径表达，用来确定不同条件下砂土的强度参数。而在前面确定临界参数时则采用三维八面体应力表达，即以p＝（σa＋2σc）/3和q＝（σa-σc）为坐标的三维应力路径表达。根据实验结果整理出两种典型应力路径的结果如下所述。
4.2.3.1 常规三轴应力路径试验分析
（1）干砂
三种不同密度的干砂在p-q平面中的应力路径如图4.11～图4.13所示。
图4.11 1.53g/cm3 CTC应力路径图
图4.12 1.60g/cm3 CTC应力路径图
图4.13 1.70g/cm3 CTC应力路径图
不同干密度条件下沙漠砂CTC应力路径试验结果见表4.3。通过表4.3可以看出，不同干密度情况下，随着干密度的增加，内摩擦角随之增大，但增幅有限；同时由于细砂颗粒较细，因此颗粒之间咬合较弱使黏聚力C为0。
表4.3 CTC应力路径下干砂强度参数
（2）非饱和砂
非饱和砂（1.53g/cm3）在p-q平面中的应力路径如图4.14所示。
非饱和砂（1.60g/cm3）在p-q平面中的应力路径如图4.15所示。
图4.14 1.53g/cm3 CTC应力路径图
图4.15 1.6g/cm3 CTC应力路径图
不同干密度条件下不同饱和度非饱和沙漠砂CTC应力路径试验结果见表4.4。从表4.4可以看出，相同干密度情况下，随着饱和度的增加，内摩擦角随之减小，但饱和度越大则减幅越小；同时由于饱和度小于100％，因此颗粒之间孔隙毛细效应使黏聚力不为0，随着饱和度的增加，黏聚力随之有所减小。在不同干密度情况下，干密度越大，一方面会导致内摩擦角有所增大，另一方面会导致有效孔隙减小，因此相应的毛细黏聚力亦有所增大。
表4.4 CTC应力路径下非饱和砂的强度参数
对比表4.3和表4.4可知，干砂的内摩擦角大于非饱和砂的内摩擦角约2°～3°，这是由于干砂较为粗糙使砂粒间内摩擦力较大，而非饱和砂中有一部分水起了润滑作用使内摩擦力有所减小。
（3）饱和砂
饱和砂（1.60g/cm3）在p-q平面中的应力路径如图4.16所示。应力应变曲线以p＝（σa＋2σc）/3和q＝（σa-σc）为应力坐标来表达，相应的应力应变及体应变曲线如图4.17～图4.22所示。砂土属于中密状态，应力应变有软化现象出现。
图4.16 1.6g/cm3 Sr＝100％CTC应力路径图
图4.17 风积砂1.60g/cm3围压100kPa条件下qεs曲线
图4.18 风积砂1.60g/cm3围压100kPa条件下εsεv曲线
图4.19 风积砂1.60g/cm3围压200kPa条件下qεs曲线
图4.20 风积砂1.60g/cm3围压200kPa条件下εsεv曲线
图4.21 风积砂1.60g/cm3围压300kPa条件下qεs曲线
图4.22 风积砂1.60g/cm3围压300kPa条件下εsεv曲线
1.60g/m3干密度条件下饱和沙漠砂CTC应力路径试验结果见表4.5，对比表4.3、表4.4和表4.5可知，干砂的内摩擦角大于非饱和砂的内摩擦角约2°～3°，而非饱和砂内摩擦角亦大于饱和砂的内摩擦角，说明饱和砂中水的润滑作用大于非饱和砂。
表4.5 CTC应力路径下饱和砂的强度参数
饱和砂（1.60g/cm3）在100kPa、200kPa、300kPa围压下的加卸载循环试验相应的应力应变曲线如图4.23～图4.25所示，砂土属于中密状态，随着围压的增大，砂土的压硬性是明显的，当然荷载越大残余应变也越大。
4.2.3.2 拉伸三轴应力路径试验分析
饱和砂（1.60g/cm3）在p-q平面中的拉伸应力路径如图4.26所示。应力应变曲线以p＝（σa＋2σc）/3和q＝（σa-σc）为应力坐标来表达，相应的应力应变及体变曲线如图4.27～图4.29所示，试验结果较为合理，表明改进的三轴拉伸设备是成功的。
图4.23 100kPa围压的qεs曲线
图4.24 200kPa围压的qεs曲线
图4.25 300kPa围压的qεs曲线
图4.26 p-q曲线图
图4.27 qεs曲线
图4.28 qεs曲线
图4.29 qεs曲线
1.60g/m3干密度条件下饱和沙漠砂RTE应力路径试验结果见表4.6，对比表4.5和表4.6可知，同样干密度条件下饱和砂的内摩擦角差异大约3°，表明应力路径不同会导致土体强度特性有较大差别，三轴拉伸处于轴向卸载，试样被挤长，颗粒间咬合作用基本丧失，因此，导致了RTE应力路径条件下饱和砂的内摩擦角小于CTC应力路径下的内摩擦角。
表4.6 RTE拉伸应力路径下的强度参数
4.2.3.3 应力路径试验分析汇总
根据以上试验结果确定不同密度、不同饱和度、不同应力路径条件下砂土的强度参数见表4.7。从表4.7可以看出相应的规律：密度越大，内摩擦角越大；饱和度越低，内摩擦角越大，等效黏聚力也越大，但最大为11.74kPa；相对于常规三轴试验，三轴拉伸条件下内摩擦角有所降低。
表4.7 应力路径处理的干砂、非饱和砂、饱和砂的强度参数汇总