三轴试验是最常用的土工试验之一，通过测得试样应力和应变得变化来推导土体的本构模型参数。三轴试验不可避免地受到端部接触和端部约束的影响，深入研究此两种端部问题对试验的影响对改进三轴试验设备和了解土体本构均有重要意义。本文采用刚度较大的不锈钢圆柱，在与土王三轴试验相同的设备上进行压缩试验，标定试验加载体系的变形，定量获得了加载体系的力学特性，并在此基础上对整体测量方法得到的数据进行校正，校正后的数据与数字图像局部变形测量方法得到的结果符合很好；试验结果表明加载体系的变形贯穿整个加载过程，在加载初期影响尤为显著。该试验结果解释了整体测量方法与数字图像局部变形测量方法所得结果不同的原因，也进一步验证了数字图像测量方法得到结果的合理性。对三轴试验的过程进行数值模拟，分析加载过程中试样内部应力分布的变化及其对试样变形的影响。在ABAQUS中开发了Duncan-Chang模型程序并用于分析试验的初期阶段，计算结果表明，端部约束使上下两端的刚度大于中部，轴向变形小于中部。对Duncan-Chang模型的适用条件进行了分析：认为其适用于模拟试验的初期阶段，能准确反映小主应力分布对试样局部刚度的影响；但由于不能反映塑性变形和应力软化，加载后期退化为近似的线弹性模型，计算结果不再合理。为了反映不同加载阶段土体的主要力学特性，对加载后期阶段采用Mohr-Coulomb弹塑性模型进行模拟。数值模拟结果表明，由于端部约束的作用，试样上下两端出现刚度和强度均大于中部的“硬核”，在“硬核”的挤压下，中部土体首先达到塑性屈服，进而发展成为带状的塑性区，径向变形迅速增长，外部形态反映为试样变形呈鼓形。塑性区的形态与端部约束程度、土体材料参数有关。计算得到的加载后期变形形态与实际情况基本一致，合理地解释了三轴试样土体鼓状变形的原因，并分析了对测量结果的影响。