試驗四、固結(jié)試驗.doc

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1、試驗四、固結(jié)試驗（一）概述固結(jié)試驗的目的在于測定試樣在側(cè)限和垂直排水條件下的壓力、變形和時間以及孔隙比和壓力間的關(guān)系。以便繪制壓縮曲線，求得土的壓縮系數(shù)av、壓縮模量Es、壓縮指數(shù)Cc、固結(jié)系數(shù)Cv以及原狀土的先期固結(jié)壓力pc，用來判斷土的壓縮性和進(jìn)行變形計算。圖4–1壓縮前后土的體積變化示意圖（二）試驗原理試樣裝在厚壁金屬容器內(nèi)，上下各放一塊透水石，然后在試樣上分級施加垂直壓力p。測記加壓后不同時間的垂直變形，由于試樣受金屬厚壁容器的限制，不可能產(chǎn)生側(cè)向膨脹，因此該試驗稱為側(cè)限壓縮試驗，或無側(cè)脹壓縮試驗。設(shè)加壓前土樣的高度為H0，面積為A，土樣的體積為V0，顆粒體積為V

2、s0，孔隙體積為Vv0。壓縮前后土的體積變化示意圖如圖4–1。根據(jù)圖4-1可得由于土粒的壓縮量?？珊雎圆挥?，故，代入上式得（4–1）即（4–2）圖4–2固結(jié)儀示意圖1–水槽；2–護(hù)環(huán)；3–環(huán)刀；4–加壓上蓋；5–透水石；6–量表導(dǎo)桿；7–量表架；8–試樣若通過試驗測得穩(wěn)定壓縮量，則可由上式求得相應(yīng)的孔隙比；同樣，在不同的壓力、、作用下都可測得穩(wěn)定的壓縮變形量，并求得相應(yīng)的孔隙比、、等，則可繪制e—p曲線（或e—lgp曲線）。（三）儀器設(shè)備目前常用的固結(jié)儀有磅秤式、杠桿加壓式或其他加壓設(shè)備形式。本試驗用杠桿加壓式。（1）固結(jié)儀：固結(jié)儀包括固結(jié)容器和加壓設(shè)備兩部分，如圖4–2

3、所示。試樣面積30cm2或50cm2，高2cm；加壓設(shè)備為杠桿及砝碼；（2）天平：感量0.01g及0.1g各一臺；（3）量表：最小分度為0.01mm，量程10mm；（4）其他：秒表、烘箱、鋼絲鋸、削土刀、土盒、凡土林等。（四）操作步驟1．試樣制備及含水率測定整平試樣兩端，用環(huán)刀套切試樣。切取試樣時應(yīng)注意下列幾點：（1）切取原狀試樣時，土層受壓方向應(yīng)與天然土層受壓方向一致，并描述土樣結(jié)構(gòu)、顏色、有無雜質(zhì)等。（2）環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，以減少試樣與環(huán)刀壁的摩擦及對試樣的擾動。（3）切取試樣時，先將環(huán)刀刃口向下壓入土樣少許，將土樣修成略大于環(huán)刀直徑的土樣，邊修邊壓，直至試樣突

4、出環(huán)刀為止，然后修去上下兩端余土，修平試樣表面（注意不要來回涂抹）。在切削過程中，應(yīng)細(xì)心觀察土樣，進(jìn)行必要的描述。用切取試樣的余土同時測定土樣的初始含水率。2．測定試樣密度將環(huán)刀外壁擦凈，稱環(huán)刀加土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.1g。用以計算土的密度（如試樣需要飽和，應(yīng)按規(guī)定法進(jìn)行飽和，并測定飽和前后試樣的密度）。3．安裝試樣將帶有環(huán)刀的試樣，小心裝入護(hù)環(huán)，再裝入固結(jié)容器內(nèi)，然后放上透水石和加壓蓋板。4．固結(jié)容器和量表安裝將裝好的固結(jié)容器放在加壓框架下，對準(zhǔn)加壓框架正中，裝上量表，并調(diào)節(jié)其可伸長距離不小于8mm，然后檢查量表是否靈敏和垂直。5．施加預(yù)壓荷載在砝碼盤上加預(yù)壓荷載50g（試

5、樣所受壓力約1kPa）使試樣與儀器上下各部分之間接觸良好，然后轉(zhuǎn)動量表表盤，使指針對準(zhǔn)零點。6．施加第一級荷重并測讀量表讀數(shù)施加第一級荷重p1=50kPa（注意加砝碼要輕，避免發(fā)生沖擊和搖晃），如系飽水試樣，應(yīng)向固結(jié)容器內(nèi)注水，使試樣處于水下。在加荷的同時，開動秒表，記錄量表讀數(shù)。《土工試驗規(guī)程》SL237-1999規(guī)定，加荷后應(yīng)按下列時間順序測記量表讀數(shù)，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，至穩(wěn)定為止。教學(xué)試

6、驗測定壓縮系數(shù)受時間限制可選擇15"、1′、2′15"、4′、6′15"、9′、12′15"、16′。7．重復(fù)上述步驟加載根據(jù)上述步驟施加p2=100kPa，p3=200kPa，p4=400kPa等各級荷載，并測讀量表讀數(shù)。進(jìn)入動畫（固結(jié)試驗）（五）計算與繪圖1．計算（1）計算試樣的初始孔隙比eo（4–3）式中e0——初始孔隙比；w0——試驗前土樣的含水率，%；——試樣初始密度，g/cm3；——水的密度，g/cm3。（2）計算各級荷載下壓縮穩(wěn)定后的相對沉降量Si（4–4）式中∑△hi——某一壓力下，試樣壓縮穩(wěn)定后的總變形量（等于該荷載下壓縮穩(wěn)定后的量表讀數(shù)減去儀器變形量。

7、儀器變形量由實驗室給出），mm；h0——試樣的初始高度（等于環(huán)刀高度），mm。（3）計算各級荷載下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比ei（4–5）（4）計算壓縮系數(shù)（4–6）式中av1–2——p=100～200kPa范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)，MPa-1。（5）計算壓縮模量（4–7）Es——壓縮模量，MPa。式中其余符號含義同上。2．繪圖：（1）土的變形與時間關(guān)系曲線。（2）壓縮曲線，即e～p曲線。（六）記錄本試驗記錄格式如下：固結(jié)試驗記錄試樣編號試樣面積班組儀器編號土粒比重Gs姓名試驗前試樣高度h0mm試驗前孔隙比e0試驗日期含水率試驗密度試驗盒號濕