土三轴实验是土力学研究的重要试验手段,其实验原理的合理性和测量方法的精确程度,很大程度上决定了实验数据的可靠性,进而影响到土的强度、应力应变关系和其它力学特性的真实性。在常规土三轴实验方法中,饱和土的体积变化都是以三轴仪体变管的排水量来测量的,但是由于实验方法的局限性,测量误差比较大而且实际获得的体积应变往往只是平均体积应变。对于非饱和土这种测量方法不适用。为此,本文提出了一种将数码相机和计算机数字图像处理功能相结合的土三轴试样体积变形的非接触测量新方法,其优点是非接触快速采样,能直观地显示出试样的变形的整体轮廓和变形过程的一系列图像。文中所做的主要工作如下:(1)指出了传统的土三轴实验存在的局限性;(2)提出了将数码相机和计算机图像处理功能相结合的土三轴试样体积变形非接触测量的新方法,解决了实现这种测量的具体技术问题,并分析了测量精度和测量中存在的误差;(3)通过对饱和砂土的三轴实验的常规测量方法和数字图像测量方法实验结果的比较,说明了数字图像测量方法的有效性和优越性;(4)根据新测量方法下的试验结果,通过数值建模方法,获得了砂土的弹塑性本构模型,并通过可视化绘出了应力应变关系的三维图像。实验研究表明,新的测量方法可以成功地克服和避免传统三轴实验存在的一些局限性,是一种简单、有效和具有广阔发展前景的测量方法。