試驗(yàn)四、固結(jié)試驗(yàn)

（一）概述試驗(yàn)四、固結(jié)試驗(yàn)固結(jié)試驗(yàn)的目的在于測(cè)定試樣在側(cè)限和垂直排水條件下的壓力、變形和時(shí)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)a、壓縮模量E、壓縮指數(shù)C、固結(jié)系數(shù)C以及原狀土的先期固結(jié)壓力p,用來(lái)判斷土的壓縮性和v s c v c進(jìn)行變形計(jì)算。（二）試驗(yàn)原理試樣裝在厚壁金屬容器內(nèi)，上下各放一塊透水加垂直壓力P。測(cè)記加壓后不同時(shí)間的垂直變形，器的限制，不可能產(chǎn)生側(cè)向膨脹，因此該試驗(yàn)稱為壓縮試驗(yàn)。設(shè)加壓前土樣的高度為H,面積為A,土樣的0V，孔隙體積為V。壓縮前后土的體積變化示意s0 V0根據(jù)圖4—1可得圖4-1壓縮前后土的體積變化示意圖石，然后在試樣上分級(jí)施由于試樣受金屬厚壁容側(cè)限壓縮試驗(yàn)，或無(wú)側(cè)脹體積為V,顆粒體積為0圖如圖4-1。H—H(H—H)A V—V―0 1=01=01H HA V000_V+V—(V+V)—s0v0 siv1V+Vs0v0由于土粒的壓縮量?？珊雎圆挥?jì)，故V—V，代入上式得H—H01H0AHH0e—e-0 11+e0s0 s0AH“ 、e—e一 (1+e)1 0H00(4-1)(4-2)若通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得穩(wěn)定壓縮量ah，則可由上式求得相應(yīng)的孔隙比e；同樣,在不同的壓力p、12的壓縮變形量，并求得相應(yīng)的孔隙比e、e、e等，則可繪制e—p曲線（或e—lgp曲線）.2 3 4〃3、P4作用下都可測(cè)得穩(wěn)定（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(tái)；（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、（四）操作步驟1.試樣制備及含水率測(cè)定整平試樣兩端，用環(huán)刀套切試樣?切取試樣時(shí)應(yīng)注（1）切取原狀試樣時(shí)，土層受壓方向應(yīng)與天然土匚二1土樣結(jié)構(gòu)、顏色、有無(wú)雜質(zhì)等。圖4-2固結(jié)儀示意圖（2）環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，以減少試樣與環(huán)刀1水槽；2-護(hù)環(huán)；3-環(huán)刀；4-加壓上蓋;加壓設(shè)備形式。本試驗(yàn)用部分，如圖4-2所示。試凡土林等。意下列幾點(diǎn)：層受壓方向一致，并描述壁的摩擦及對(duì)試樣的擾動(dòng)。（3）切取試樣時(shí)，先將環(huán)刀刃口向下壓入土樣少動(dòng)。（3）切取試樣時(shí)，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)5-透水石；6-量表導(dǎo)桿；7-量表架；8-刀直徑的土樣，邊修邊壓，直至試樣突出環(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(lái)回涂抹）。在切削過(guò)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(shí)測(cè)定土樣的初始含水率。2．測(cè)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(jì)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(cè)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(duì)準(zhǔn)加壓框架正中，裝上量表，并調(diào)節(jié)其可伸長(zhǎng)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(dòng)量表表盤，使指針對(duì)準(zhǔn)零點(diǎn)。6．施加第一級(jí)荷重并測(cè)讀量表讀數(shù)施加第一級(jí)荷重p=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1水下。在加荷的同時(shí)，開(kāi)動(dòng)秒表，記錄量表讀數(shù).《土工試驗(yàn)規(guī)程》SL237T999規(guī)定，加荷后應(yīng)按下列時(shí)間順序測(cè)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)試驗(yàn)測(cè)定壓縮系數(shù)受時(shí)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p=100kPa，p=200kPa，p=400kPa等各級(jí)荷載，并測(cè)讀量表讀數(shù)。234進(jìn)入動(dòng)畫（固結(jié)試驗(yàn)）（五）計(jì)算與繪圖1．計(jì)算（1）計(jì)算試樣的初始孔隙比eo(4-3)G（1土O.Olw）(4-3)e=s ow—1o yO式中 e式中 e0w—0丫0丫w試驗(yàn)前土樣的含水率，%—試樣初始密度，g/cm3；一水的密度，g/cm3.（2） 計(jì)算各級(jí)荷載下壓縮穩(wěn)定后的相對(duì)沉降量Si(4-4)YA(4-4)S=rihmm。0-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。儀器變形量由實(shí)驗(yàn)室給出），mm。h―-試樣的初始高度（等于環(huán)刀高度），0（3） 計(jì)算各級(jí)荷載下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比e.e=e-(1+e)Si0i4-5)（4）計(jì)算壓縮系數(shù)4-6)e—e4-6)a=-2 3-v1—2 p—p

式中a ――p=100~200kPa范圍內(nèi)的壓縮系數(shù),MPa-i。v1-2計(jì)算壓縮模量(4-7)E 壓縮模量，MPa。s式中其余符號(hào)含義同上。盒.號(hào)濕土質(zhì)量盒.號(hào)濕土質(zhì)量(g)干土質(zhì)量(g)含水率(%)平均含水率(％)試驗(yàn)前試驗(yàn)后環(huán)刀號(hào)濕土質(zhì)量(g)環(huán)刀容積(cm3)濕密度(g/cm3)班組