到了5月15日，镇嵩军占领咸阳、西安间的三桥，西安遂陷入四面包围之中。镇嵩军绕城一周挖了宽深各六公尺的外壕，并加筑围墙一道。

从此，西安和外界完全失掉了联系，不只人的进出断绝了，而且因当时部队设备很差，城内守军没有无线电设备，于是连通讯联络也完全断绝了。

镇嵩军设在韩森壕的炮兵群，就专以东关陕军阵地为轰击目标，并在城外掘地道多处，企图轰炸城墙。杨虎城部的卫队营奉命担任东关防务，在城下挖掘堑壕，专门防御镇嵩军的地道轰炸，镇嵩军几次挖掘地道，都被发觉，遭到重创。

李虎臣

杨虎城

7月22日，镇嵩军在炮兵掩护之下，以敢死队1000余人由东北城角架云梯登城，同时在护城河下掘地道涵洞输送援兵，直薄城下的少数镇嵩军且已上城。城上守军仓卒应战，短兵相接，战况极其惨烈。战斗从上午六时开始，一直延续到下午五时，才把镇嵩军打退。镇嵩军伤亡甚众，守军亦牺牲极大。孙蔚如司令在这一战役中受了伤。

守军为了打通一条交通线，与三原的李旅长子高、泾阳的田师长玉洁、咸阳的姜旅长宏模取得联系，曾几次组织突击部队进行突围。镇嵩军集中重兵反攻，守军伤亡惨重，不得不退回城内。

冯玉祥派出孙良诚为援陕总指挥，于10月12日击溃三原刘镇华部，迅速组织国民军第一、二、三联军总司令部。孙良诚的先头部队和于右任领导下的陕军开始向咸阳地区的刘镇华部进行总攻，西安军民已能听见西北方面的隆隆炮声，其欢欣鼓舞的情况，几乎达到疯狂的程度，有非文字所能形容者。

经过几度激战，刘部仍然继续顽抗。最后孙良诚派出奇兵抄袭刘镇华的大本营十里铺，加上城内守军的出击，11月27日，刘镇华才率其军队开始撤退，西安解围。

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