七、固结试验（标准固结试验）

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1、七、固结试验（标准固结试验）基本原理土的压缩性是指土在压应力作用下发生压缩变形，体积被压缩变小的性能。饱水土在压应力作用下，由于孔隙水的不断排出而引起的压缩过程称为渗透固结。因此，饱水土的压缩试验亦称固结试验。固结试验是将土样放在金属器内，在有侧限的条件下施加压力，观察土在不同压力下的压缩变形量，以测定土的压缩系数、压缩模量、压缩指数、固结系数、前期固结压力等有关压缩性指标，作为工程设计计算的依据。1本试验方法适用于饱和的粘土。当只进行压缩时，允许用于非饱和土。2本试验所用的主要仪器设备，应符合下

2、列规定：1固结容器：由环刀、护环、透水板、水槽、加压上盖组成1)环刀：内径为61．8mm和79．8mm，高度为20mm。环刀应具有一定的刚度，内壁应保持较高的光洁度，宜涂一薄层硅脂或聚四氟乙烯。2)透水板：氧化铝或不受腐蚀的金属材料制成，其渗透系数应大于试样的渗透系数。用固定式容器时，顶部透水板直径应小于环刀内径O．2～O．5mm；用浮环式容器时上下端透水板直径相等，均应小于环刀内径。2加压设备：应能垂直地在瞬间施加各级规定的压力，且没有冲击力，压力准确度应符合现行国家标准《土工仪器的基本参数及通

3、用技术条件》GB／T15406的规定。3变形量测设备：量程10mm，最小分度值为0．01mm的百分表或准确度为全量程0．2％的位移传感器。3固结仪及加压设备应定期校准，并应作仪器变形校正曲线，具体操作见有关标准。4试样制备应按有关标准的规定进行。并测定试样的含水率和密度，取切下的余土测定土粒比重。试样需要饱和时，应按有关标准步骤的规定进行抽气饱和。5固结试验应按下列步骤进行：(1)在固结容器内放置护环、透水板和薄型滤纸，将带有试样的环刀装入护环内，放上导环、试样上依次放上薄型滤纸、透水板和加压上盖

4、，并将固结容器置于加压框架正中，使加压上盖与加压框架中心对准，安装百分表或位移传感器。注：滤纸和透水板的湿度应接近试样的湿度。(2)施加lkPa的预压力使试样与仪器上下各部件之间接触，将百分表或传感器调整到零位或测读初读数。(3)确定需要施加的各级压力，压力等级宜为12．5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa。第一级压力的大小应视土的软硬程度而定，宜用12．5、25kPa或50kPa。最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。只需测定压缩系数时，最大压力不小于

5、400kPa。(4)需要确定原状土的先期固结压力时，初始段的荷重率应小于1，可采用O，5或O．25。施加的压力应使测得的P—logp曲线下段出现直线段。对超固结土，应进行卸压、再加压来评价其再压缩特性。(5)对于饱和试样，施加第一级压力后应立即向水槽中注水浸没试样。非饱和试样进行压缩试验时，须用湿棉纱围住加压板周围。(6)需要测定沉降速率、固结系数时，施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化。时间为6s、15s、lmin、2minl5s、4min、6minl5s、9min、12minl5

6、s、16min、20minl5s、25min、30minl5s、36min、42minl5s、49min、64min、100min、200min、400min、23h、24h，至稳定为止。不需要测定沉降速率时，则施加每级压力后24h测定试样高度变化作为稳定标准，只需测定压缩系数的试样，施加每级压力后，每小时变形达0．01mm时，测定试样高度变化作为稳定标准。按此步骤逐级加压至试验结束。注：测定沉降速率仅适用饱和土。(7)需要进行回弹试验时，可在某级压力下固结稳定后退压，直至退到要求的压力，每次退压

7、至24h后测定试样的回弹量。(8)试验结束后吸去容器中的水，迅速拆除仪器各部件，取出整块试样，测定含水率。6试样的初始孔隙比，应按下式计算：(1+wo)Gsρweo=--------------1ρo式中eo——试样的初始孔隙比。7各级压力下试样固结稳定后的单位沉降量，应按下式计；Si=∑Δhi×103ho式中Si——某级压力下的单位沉降量(mm／m)；ho——试样初始高度(mm)；∑Δhi--某级压力下试样固结稳定后的总变形量(mm)(等于该级压力下固结稳定读数减去仪器变形量)；103——单位换

8、算系数。8各级压力下试样固结稳定后的孔隙比，应按下式计算：ei=eo-1+eoΔhiho式中ei——各级压力下试样固结稳定后的孔隙比。9某一压力范围内的压缩系数，应按下式计算：av=ei-ei+1Pi+1-pi式中av——压缩系数(MPa-1)；pi——某级压力值(MPa)。10某一压力范围内的压缩模量，应按下式计算：Es=1+eoav式中Es----某压力范围内的压缩模量(MPa)。11某一压力范围内的体积压缩系数，应按下式计算：mv=1=avEs1+eo式中mv--某压力范围内