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在很多岩土工程问题中，土体所受的应力路径比较复杂，如交通、波浪和地震荷载下土体应力路径中包括了主应力轴的旋转。传统的土工实验仪器如直剪仪、常规三轴仪、真三轴仪无法全面模拟主应力轴旋转效应。目前，国际上较为理想的模拟此种应力路径的仪器主要是空心圆柱仪(简称HCA)。本文研究了目前国内外HCA的发展历史及现状，通过对比性研究，分析了各HCA仪在加载模式、量测系统及试样制备上存在的不足。基于此，浙江大学和英国GDS公司联合开发了5Hz空心圆柱仪，为研究主应力轴旋转对土体特性的影响，以更好地指导实际工程，提供了一流的试验仪器。本文工作和主要研究成果如下：(1)以加载模式、量测系统及数据采集三大系统介绍了浙大空心圆柱仪，分析了试样尺寸选择、动态实验频率的确定、传感器量程及量测方式等方面的技术指标及主要特点。(2)原状软粘土空心试样的制备困难是限制HCA仪对原状粘土研究的一个重要原因，本文针对浙大HCA仪原状软粘土空心试样制备，研制了内芯切削器，所制试样完全满足试验要求，解决了原状土试验研究试样制备的难题。(3)介绍了试样压力室外和室内的安装过程，通过使用特制的维护支架，有效地减少了顶盖自重及操作过程对试样的扰动。(4)利用迭代法，推导了空心圆柱试样等压固结后内外径计算公式，将其结果与局部传感器的实测结果比较，能较好地吻合，使测试结果更合理、精确，校核了Tatsuoka关于试样内外径变化的假设。(5)试验仪器稳定、可靠性和高质量、代表性的试样是试验及理论研究的基础和有力保证。由此对浙大HCA仪的硬件部分及后续试验所用试样进行了一系列检测研究。结果验证了浙江大学5Hz空心圆柱仪具备了研究包括主应力轴旋转在内的复杂应力路径试验的可行性。