试验四、固结试验.doc

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1、试验四、固结试验（一）概述固结试验的目的在于测定试样在侧限和垂直排水条件下的压力、变形和时间以及孔隙比和压力间的关系。以便绘制压缩曲线，求得土的压缩系数av、压缩模量Es、压缩指数Cc、固结系数Cv以及原状土的先期固结压力pc，用来判断土的压缩性和进行变形计算。图4–1压缩前后土的体积变化示意图（二）试验原理试样装在厚壁金属容器内，上下各放一块透水石，然后在试样上分级施加垂直压力p。测记加压后不同时间的垂直变形，由于试样受金属厚壁容器的限制，不可能产生侧向膨胀，因此该试验称为侧限压缩试验，或无侧胀压缩试验。设加压前土样的高度为H0，面积为A，土样的体积为V0，颗粒体积为V

2、s0，孔隙体积为Vv0。压缩前后土的体积变化示意图如图4–1。根据图4-1可得由于土粒的压缩量常可忽略不计，故，代入上式得（4–1）即（4–2）图4–2固结仪示意图1–水槽；2–护环；3–环刀；4–加压上盖；5–透水石；6–量表导杆；7–量表架；8–试样若通过试验测得稳定压缩量，则可由上式求得相应的孔隙比；同样，在不同的压力、、作用下都可测得稳定的压缩变形量，并求得相应的孔隙比、、等，则可绘制e—p曲线（或e—lgp曲线）。（三）仪器设备目前常用的固结仪有磅秤式、杠杆加压式或其他加压设备形式。本试验用杠杆加压式。（1）固结仪：固结仪包括固结容器和加压设备两部分，如图4–2

3、所示。试样面积30cm2或50cm2，高2cm；加压设备为杠杆及砝码；（2）天平：感量0.01g及0.1g各一台；（3）量表：最小分度为0.01mm，量程10mm；（4）其他：秒表、烘箱、钢丝锯、削土刀、土盒、凡土林等。（四）操作步骤1．试样制备及含水率测定整平试样两端，用环刀套切试样。切取试样时应注意下列几点：（1）切取原状试样时，土层受压方向应与天然土层受压方向一致，并描述土样结构、颜色、有无杂质等。（2）环刀内壁涂一薄层凡士林，以减少试样与环刀壁的摩擦及对试样的扰动。（3）切取试样时，先将环刀刃口向下压入土样少许，将土样修成略大于环刀直径的土样，边修边压，直至试样突

4、出环刀为止，然后修去上下两端余土，修平试样表面（注意不要来回涂抹）。在切削过程中，应细心观察土样，进行必要的描述。用切取试样的余土同时测定土样的初始含水率。2．测定试样密度将环刀外壁擦净，称环刀加土质量，准确至0.1g。用以计算土的密度（如试样需要饱和，应按规定法进行饱和，并测定饱和前后试样的密度）。3．安装试样将带有环刀的试样，小心装入护环，再装入固结容器内，然后放上透水石和加压盖板。4．固结容器和量表安装将装好的固结容器放在加压框架下，对准加压框架正中，装上量表，并调节其可伸长距离不小于8mm，然后检查量表是否灵敏和垂直。5．施加预压荷载在砝码盘上加预压荷载50g（试

5、样所受压力约1kPa）使试样与仪器上下各部分之间接触良好，然后转动量表表盘，使指针对准零点。6．施加第一级荷重并测读量表读数施加第一级荷重p1=50kPa（注意加砝码要轻，避免发生冲击和摇晃），如系饱水试样，应向固结容器内注水，使试样处于水下。在加荷的同时，开动秒表，记录量表读数。《土工试验规程》SL237-1999规定，加荷后应按下列时间顺序测记量表读数，即6"、15"、1´、2´15"、4´、6´15"、9´、12´15"、16´、20´15"、25´、30´15"、36´、42´15"、49´、64´、100´、200´、400´、23h和24h，至稳定为止。教学试

6、验测定压缩系数受时间限制可选择15"、1´、2´15"、4´、6´15"、9´、12´15"、16´。7．重复上述步骤加载根据上述步骤施加p2=100kPa，p3=200kPa，p4=400kPa等各级荷载，并测读量表读数。进入动画（固结试验）（五）计算与绘图1．计算（1）计算试样的初始孔隙比eo（4–3）式中e0——初始孔隙比；w0——试验前土样的含水率，%；——试样初始密度，g/cm3；——水的密度，g/cm3。（2）计算各级荷载下压缩稳定后的相对沉降量Si（4–4）式中∑△hi——某一压力下，试样压缩稳定后的总变形量（等于该荷载下压缩稳定后的量表读数减去仪器变形量。

7、仪器变形量由实验室给出），mm；h0——试样的初始高度（等于环刀高度），mm。（3）计算各级荷载下压缩稳定后的孔隙比ei（4–5）（4）计算压缩系数（4–6）式中av1–2——p=100～200kPa范围内的压缩系数，MPa-1。（5）计算压缩模量（4–7）Es——压缩模量，MPa。式中其余符号含义同上。2．绘图：（1）土的变形与时间关系曲线。（2）压缩曲线，即e～p曲线。（六）记录本试验记录格式如下：固结试验记录试样编号试样面积班组仪器编号土粒比重Gs姓名试验前试样高度h0mm试验前孔隙比e0试验日期含水率试验密度试验盒号湿