土力學(xué)固結(jié)實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)三)

1、固結(jié)試驗(yàn)固結(jié)試驗(yàn) 土的壓縮性是指土體在外力作用下體積縮小的土的壓縮性是指土體在外力作用下體積縮小的特點(diǎn)，土的壓縮性主要有兩個(gè)特點(diǎn)特點(diǎn)，土的壓縮性主要有兩個(gè)特點(diǎn): :(1)(1)土的壓縮土的壓縮主要是由于空隙體積減少而引起的主要是由于空隙體積減少而引起的;(2);(2)由于空隙由于空隙水的排出而引起的壓縮對(duì)于飽和粘性土來(lái)說(shuō)是需水的排出而引起的壓縮對(duì)于飽和粘性土來(lái)說(shuō)是需要時(shí)間的要時(shí)間的, ,土的壓縮隨時(shí)間增長(zhǎng)的過(guò)程稱為土的固土的壓縮隨時(shí)間增長(zhǎng)的過(guò)程稱為土的固結(jié)結(jié). . 研究土沉降計(jì)算就必須了解土的壓縮性研究土沉降計(jì)算就必須了解土的壓縮性. . 反映土的壓縮性主要是兩個(gè)指標(biāo)反映土的壓縮性主要是兩個(gè)指

2、標(biāo): :壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a a和和壓縮模量壓縮模量Es.Es. 室內(nèi)測(cè)定土的壓縮性最基本的方法是固結(jié)試驗(yàn)。室內(nèi)測(cè)定土的壓縮性最基本的方法是固結(jié)試驗(yàn)。 測(cè)定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的變形測(cè)定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的變形和壓力、根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制出孔隙比與壓力和壓力、根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制出孔隙比與壓力的關(guān)系曲線（壓縮曲線），由曲線確定土在的關(guān)系曲線（壓縮曲線），由曲線確定土在指定荷載變化范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)和壓縮模量。指定荷載變化范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)和壓縮模量。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康腣ve0Vs1(土粒)H0/(1+e0)H0VveH1/(1+e)pH1s在側(cè)限條件下土樣在側(cè)限條件下土樣在壓縮前后變形量

3、在壓縮前后變形量為為s，整個(gè)過(guò)程中，整個(gè)過(guò)程中土粒體積和底面積土粒體積和底面積不變不變eHeH11100土粒高度在受土粒高度在受壓前后不變壓前后不變)1(000eHsee整理整理1)1(000wswGe其中其中根據(jù)不同壓力根據(jù)不同壓力p作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制，繪制e- -p曲線，為壓縮曲線，根據(jù)壓縮曲線可以得到兩個(gè)壓縮性曲線，為壓縮曲線，根據(jù)壓縮曲線可以得到兩個(gè)壓縮性指標(biāo)：壓縮系數(shù)指標(biāo)：壓縮系數(shù)a a；壓縮模量；壓縮模量EsEsp二、實(shí)驗(yàn)基本原理二、實(shí)驗(yàn)基本原理Vs1(土粒)Vs1(土粒)三、實(shí)驗(yàn)儀器三、實(shí)驗(yàn)儀器1 1、固結(jié)儀：包括壓縮容器和加壓設(shè)備兩部分。、

4、固結(jié)儀：包括壓縮容器和加壓設(shè)備兩部分。2 2、環(huán)刀：內(nèi)徑、環(huán)刀：內(nèi)徑61.8mm61.8mm，高，高20mm20mm，面積，面積 30cm30cm2 2。3 3、透水石：透水系數(shù)大于試樣的滲透系數(shù)。、透水石：透水系數(shù)大于試樣的滲透系數(shù)。4 4、變形量測(cè)設(shè)備：百分表，量程、變形量測(cè)設(shè)備：百分表，量程10mm10mm， 精度精度0.01mm0.01mm。5 5、其他、其他: :天平、秒表、鋼絲鋸、烘箱、削天平、秒表、鋼絲鋸、烘箱、削 土刀、凡士林、鋁盒等。土刀、凡士林、鋁盒等。剛性護(hù)環(huán)剛性護(hù)環(huán)加壓上蓋加壓上蓋透水石透水石環(huán)刀環(huán)刀底座底座透水石透水石土樣土樣荷載荷載注意：注意：土樣在豎直土樣在豎直壓

5、力作用下，由于壓力作用下，由于環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向限制，只產(chǎn)生豎向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形變形固結(jié)儀示意圖固結(jié)儀示意圖 1. 1.根據(jù)工程需要，切取原狀土樣（注意根據(jù)工程需要，切取原狀土樣（注意切土的切土的方向與自然地層中的上下方向一致方向與自然地層中的上下方向一致）或由實(shí)驗(yàn)室）或由實(shí)驗(yàn)室提供制備好的擾動(dòng)土樣一塊。提供制備好的擾動(dòng)土樣一塊。 2.2.用切取試樣時(shí)修下的土測(cè)定含水率（用切取試樣時(shí)修下的土測(cè)定含水率（ 0 0），），平行測(cè)定，取算術(shù)平均值。平行測(cè)定，取算術(shù)平均值。 3.3.稱環(huán)刀稱環(huán)刀的質(zhì)量、環(huán)刀及的質(zhì)量、環(huán)刀及試樣試樣的總的總質(zhì)量，扣除質(zhì)量

6、，扣除環(huán)刀質(zhì)量后即得濕試樣質(zhì)量，計(jì)算出土的密度環(huán)刀質(zhì)量后即得濕試樣質(zhì)量，計(jì)算出土的密度（0 0）。）。 四、常規(guī)固結(jié)試驗(yàn)的主要步驟四、常規(guī)固結(jié)試驗(yàn)的主要步驟w 4. 4.將土樣安裝入固結(jié)容器內(nèi)。在固結(jié)容器內(nèi)放將土樣安裝入固結(jié)容器內(nèi)。在固結(jié)容器內(nèi)放置護(hù)環(huán)、透水板和濕潤(rùn)濾紙，將帶有環(huán)刀的試樣，置護(hù)環(huán)、透水板和濕潤(rùn)濾紙，將帶有環(huán)刀的試樣，小心裝入護(hù)環(huán)（注意環(huán)刀刀口向下），然后在試樣小心裝入護(hù)環(huán)（注意環(huán)刀刀口向下），然后在試樣上放濕潤(rùn)濾紙、透水板和加壓蓋板，置于加壓框架上放濕潤(rùn)濾紙、透水板和加壓蓋板，置于加壓框架下，對(duì)準(zhǔn)加壓框架的正中，安裝量表（首先將百分下，對(duì)準(zhǔn)加壓框架的正中，安裝量表（首先將百分表

7、固定，提起表?xiàng)U，旋轉(zhuǎn)至加力框架上方，表固定，提起表?xiàng)U，旋轉(zhuǎn)至加力框架上方，并調(diào)節(jié)并調(diào)節(jié)其距離不小于其距離不小于8 8毫米的量程，檢查百分表是否靈活和毫米的量程，檢查百分表是否靈活和垂直垂直）。）。 5. 5. 為保證試樣與儀器上下各部件之間接為保證試樣與儀器上下各部件之間接觸良好，施加觸良好，施加1KPa1KPa的預(yù)壓壓力，然后調(diào)整百的預(yù)壓壓力，然后調(diào)整百分表，轉(zhuǎn)動(dòng)百分表表蓋，使長(zhǎng)針調(diào)零（短針?lè)直?，轉(zhuǎn)動(dòng)百分表表蓋，使長(zhǎng)針調(diào)零（短針是用來(lái)記錄長(zhǎng)針轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，不需調(diào)零）。是用來(lái)記錄長(zhǎng)針轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，不需調(diào)零）。 6. 6.確定需要施加的各級(jí)壓力。荷載等級(jí)一般為確定需要施加的各級(jí)壓力。荷載等級(jí)一般為1

8、2.512.5、2525、5050、100100、200200、400400、800KPa800KPa等。本實(shí)等。本實(shí)驗(yàn)荷載等級(jí)取為驗(yàn)荷載等級(jí)取為5050、100100、200200、400KPa400KPa。加砝碼。加砝碼時(shí)應(yīng)避免沖擊和搖晃，在加上砝碼同時(shí)立即開(kāi)動(dòng)時(shí)應(yīng)避免沖擊和搖晃，在加上砝碼同時(shí)立即開(kāi)動(dòng)秒表。加砝碼時(shí)要注意安全，防止砝碼因放置不秒表。加砝碼時(shí)要注意安全，防止砝碼因放置不穩(wěn)定而砸傷人。穩(wěn)定而砸傷人。 7.7.記下第一級(jí)荷載下固結(jié)穩(wěn)定后的讀數(shù)（考慮時(shí)記下第一級(jí)荷載下固結(jié)穩(wěn)定后的讀數(shù)（考慮時(shí)間問(wèn)題我們每間問(wèn)題我們每荷載荷載1010分鐘）。每級(jí)荷載經(jīng)分鐘）。每級(jí)荷載經(jīng)1 1分、分、

9、5 5分、分、1010分鐘分別記下百分表讀數(shù)，讀數(shù)精確到分鐘分別記下百分表讀數(shù)，讀數(shù)精確到0.01mm0.01mm。然后再施加下一級(jí)荷載，以此類推直到第四級(jí)荷載然后再施加下一級(jí)荷載，以此類推直到第四級(jí)荷載施加完畢，記錄百分表讀數(shù)施加完畢，記錄百分表讀數(shù)R1R1、R2R2、R3R3、R4R4。 8. 8.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，必須先移開(kāi)百分表。然后卸實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，必須先移開(kāi)百分表。然后卸掉砝碼，升起加壓框架，移出固結(jié)儀容器，取出掉砝碼，升起加壓框架，移出固結(jié)儀容器，取出帶環(huán)刀的試樣，測(cè)定其質(zhì)量和含水率，最后將儀帶環(huán)刀的試樣，測(cè)定其質(zhì)量和含水率，最后將儀器擦干凈。器擦干凈。 1. 1. 計(jì)算實(shí)驗(yàn)前孔隙比計(jì)算實(shí)

10、驗(yàn)前孔隙比e e0 0式中：式中： G Gs s 土粒的比重土粒的比重； 水的密度，一般取（水的密度，一般?。?1=1克克/ /厘米厘米3 3）；）； 0 0 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)試樣的含水率（實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)試樣的含水率（% %）；）； 0 0 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)試樣的密度（克實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)試樣的密度（克/ /厘米厘米3 3）。）。1)01.01(000wGews五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理w 2. 2. 計(jì)算各級(jí)壓力下固結(jié)穩(wěn)定時(shí)的孔隙比計(jì)算各級(jí)壓力下固結(jié)穩(wěn)定時(shí)的孔隙比e ei i：式中：式中： e e0 0 實(shí)驗(yàn)前試樣孔隙比；實(shí)驗(yàn)前試樣孔隙比； h hi i某級(jí)壓力下試樣高度變化（某級(jí)壓力下試樣高度變化（mm

11、mm）。）。 h h0 0 試樣原始高度（即環(huán)刀高試樣原始高度（即環(huán)刀高20mm20mm）。）。)1 (000ehheeii4. 4. 以以P P為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，e e為縱坐標(biāo)，繪制為縱坐標(biāo)，繪制e ep p曲線。曲線。0100200300400垂直壓力P(kPa)孔隙比ee050e - Pe - P曲線曲線0100200 3004000.60.70.80.91.0e ea a1-21-2（即（即P P為為100100KPaKPa、200200KPaKPa時(shí)計(jì)算的壓時(shí)計(jì)算的壓縮系數(shù)）常用作比縮系數(shù)）常用作比較土的壓縮性大小較土的壓縮性大小土的類別土的類別a1-2 (MPa-1)高壓縮性土高壓縮性土0.5中壓縮性土中壓縮性土0.1-0.5低壓縮性土低壓縮性土0.1e P ea P 5.計(jì)算計(jì)算壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 注意放置砝碼時(shí)，開(kāi)口錯(cuò)位，輕拿輕放，以注意放置砝碼時(shí)，開(kāi)口錯(cuò)位，輕拿輕放，以免傷人。免傷人。 百分表很容易損害，請(qǐng)同學(xué)們一定要按實(shí)驗(yàn)