固结实验.pdf

实验四 固 结 实 验 一、地基土在外荷载作用下，水和空气逐渐被挤出，土的骨架颗粒相互挤紧，因而引起土层的压缩变形，土在外力作用下体积缩小的这种特性称为土的压缩性。二、实验目的：测定土的压缩系数va，用以计算压缩模量、固结系数，估计渗透和控制建筑物的沉降量。三、实验方法:标准固结实验、快速固结实验和应变控制连续加荷固结实验。标标 准准 固固 结结 实 验实 验 四、仪器设备 1固结仪：见图，环刀内径 61.8mm，高 2cm；2杠杆加压设备：力比为 1：12；3天平：感量 0.01g 及 0.1g；4测微表：最大量距 10mm，精度 0.01mm；5其他：秒表、修土刀、钢丝锯、滤纸和凡士 林等。五、操作步骤：1按工程需要，取原状土或制备成所需状态的 扰动土，整平土样两端。在环刀内壁抹一薄 层凡士林，刀口向下，放在土样上。2将环刀垂直下压，若为软土可一直压下去，否则应边压边削，直至土样凸出环刀为止，然后修去环刀两端的余土，将其刮平，擦净 环刀外壁。注意：刮平环刀两端余土时，不得用刀反复 涂抹，以免土面孔隙堵塞，或使土面 折水。切得土样得四周应与环刀密合，且保持完整，如不合要求时，应重取。3称取环刀加土的质量，准确至 0.1g。测定土样密度。并在余土中取代表性土样测定其含水率。4将护环放入固结容器内，在固结容器的底板上顺次放上洁净而湿润的透水石和滤纸各一，将切好试样的环刀，刀口向下放在护环内，在试样上再置洁净而湿润的滤纸和透水石各一，最后放下导环和加压上盖。5将装有试样的固结容器，准确地放在加压横梁的正中，使加压梁横上的螺栓与加压上盖上的凹部小孔密合，然后装上测微表。为保证试样与仪器上下各部件之间接触良好，应施加 1 Kpa 的预压压力，然后调整测微表，使指针读数不小于 8mm 的量程。6确定需要施加的各级压力。加压等级一般为 12.5、25.0、50.0、100、200、400、800、1600、3200 Kpa。第一级压力的大小应视土的软硬程度而定，宜用 12.5、25.0 或 50.0Kpa。（第一级实加压力应减去预压压力）。最后一级的压力应大于上覆土层的计算压力100200 Kpa。只需测定压缩系数时，最大压力不小于 400 Kpa。7需要确定原状土的先期固结压力时，加压率宜小于 1，可采用 0.5 或 0.25 倍。最后一级 7 压力应使e-plg曲线下段出现较长的直线段。8对于饱和试样，施加第一级压力后，应立即向固结容器的水槽内注水浸没试样。非饱和 试样，则须用湿棉纱围在加压上盖周围，避免水分蒸发。9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测微表读数。时间为 6s、15s、1min、2min15s、4min、6min15s、9min、12min15s、16min、20min15 25min、30min15s、36min、42min15s、49min、64min、100min、200min、400min、23h、24h，至稳定为止。10 当不需要测定沉降速率时，稳定标准规定为每级压力下固结 24h。测记稳定读数后，再施加第二级压力。依次逐级加压至试验结束。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，测记稳定读数作为稳定标准。11 需要作回弹试验时，可在某级压力下固结稳定后卸压，直至卸至第一级压力。每次卸压后的回弹稳定标准与加压相同，即每次卸压后 24h 测定试样的回弹量。但对于再加压时间，因考虑到固结已完成，稳定较快，因此可采用 12h 或更短的时间。12 实验结束后，应先吸去固结容器内的水，迅速拆除仪器各部件，取出带环刀的试样。对于饱和试样，则用干滤纸吸去试样两端表面上的水，取出试样，测定实验后的含水率。六、计算与制图 1计算实验开始时的孔隙比0e：1)01.01(000+=wGeS 式中：sG 颗粒比重；0w 实验开始时试样的含水率%；0 实验开始时试样的密度 g/3cm。2计算试样中颗粒净高shmm：001ehhs+=式中：0h 实验开始时试样高度（等于环刀高度）mm；3计算某一压力下固结稳定后土的孔隙比ie：siihhee=0 8 式中：ie 某一压力下固结稳定后土的孔隙比；ih 某一压力下试样高度的累计变形量 mm。4绘制e-p曲线 以孔隙比e为纵坐标，以压力p为横坐标，作孔隙比与压力的关系曲线（e-p曲线）。5计算某一压力范围内压缩系数va（MPa1）iiiivppeea=+11 式中：ip 某一压力值 MPa；ie 相应于压力ip时的孔隙比。七、实验记录（见下页）9 固结实验记录表（一）固结实验记录表（一）工程名称_ 实验者_ 取土深度_ 计算者_ 试验日期_ 校核者_ 压 力 KPa 50 100 200 300 400 600 读数时 间 经过时间 读 数 读数时 间 经过时间 读 数读数时间经过时间 读 数读数时间经过时间 读 数读数时间经过时间 读 数 读数时 间 经过时间 读 数 时 间 及 读 数 总变形量（mm）仪器变形量（mm）试样变形量（mm）10 固结实验记录表（二）固结实验记录表（二）工程名称_ 实验者_ 土样编号_ 计算者_ 实验日期_ 校核者_ 密度=_g/3cm 比重G=_ 含水率 w=_%实验前孔隙比0e=_ 实验前试样高度0h=_ 颗粒净高sh=_mm 压力 试样变形量 压缩后试样高度 压力变化 压缩系数KPa mm 孔隙比 孔隙比变化 KPa MPa1 p 1h2h )(21hhhho=e=1shh 21eee=12ppp=11 快 速 固 结 实 验 凡渗透性较高的粘性土地基，且建造在它上面的建筑物对于沉降要求不高时，可依照本方法测定土的压缩性。一、仪器设备 本实验需要的仪器设备与标准固结实验相同。二、操作步骤 本实验的操作步骤与标准固结实验相同，但各级压力下的压缩时间一般为 12 小时，最后一级压力下加读 24 小时读数。三、计算与制图 1按标准固结实验的“计算与制图”第 1 条及第 2 条分别计算试验开始时试样的孔隙比0e及试样中的骨架净高sh。2计算某一压力下固结稳定后土的校正后孔隙比ie：siihhkee=0 式中：ie 某一压力下固结稳定后土的孔隙比；ih 某一压力下固结 1h 后试样高度的累计变形量 mm。k 校正系数，tnTneeeek)()(00=tne)(最后一级压力下试样固结 1 小时的孔隙比；Tne)(最后一级压力下试样固结 24 小时的孔隙比。3绘制e-p曲线 以孔隙比e为纵坐标，以压力p为横坐标，作孔隙比与压力的关系曲线（e-p曲线）。4计算某一压力范围内压缩系数va（MPa1）iiiivppeea=+11 式中：ip 某一压力值 MPa；ie 相应于压力ip时的孔隙比。12 四、实验记录（见下页）快速固结实验记录表（三）快速固结实验记录表（三）工程名称_ 实验者_ 土样编号_ 计算者_ 实验日期_ 校核者_ 密度=_g/3cm 比重G=_ 含水率 w=_%实验前孔隙比0e=_ 颗粒净高sh=_ 校正系数tnTneeeek)()(00=_ 压力 读数 时间 各级荷重 压缩时间 测微表 读数 压缩量孔隙比 缩减量 校正前孔隙比 校正后孔隙比 P T t iR ih siihhe=iieee=0 iiekee=0 KPa 时分 小时 mm mm 13