压缩固结试验课件

1、一维固结压缩实验一维固结压缩实验主要内容主要内容 1、 实验目的和原理 2、 实验的操作 2.1 试样制备 2.3 实验步骤 3、 实验注意事项一、基本概念一、基本概念土的压缩性土的压缩性(compressibility)：是指土在压力作用下体积缩小的：是指土在压力作用下体积缩小的 特性。特性。固体土颗粒被压缩；固体土颗粒被压缩；土中水及封闭气体被压缩；土中水及封闭气体被压缩；水和气从孔隙中被挤出；水和气从孔隙中被挤出； 土的固结土的固结(consolidation)：土体在外力作用下，压缩随时间增长：土体在外力作用下，压缩随时间增长 的全过程，称为土的全过程，称为土 的固结。的固结。 引言引

2、言墨西哥某宫殿墨西哥某宫殿左部：左部：17091709年年右部：右部：16221622年年地基：地基：2020多米厚粘土多米厚粘土问题：问题：沉降沉降2.22.2米，且左米，且左右两部分存在明显右两部分存在明显的沉降差。左侧建的沉降差。左侧建筑物于筑物于19691969年加固年加固工程实例工程实例Kiss由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触工程实例工程实例（墨西哥城）地基的沉降及不均匀沉降工程实例工程实例意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔基坑开挖，引起阳台裂缝基坑开挖，引起阳台裂缝工程实例工程实例新建筑引起原有建筑物开裂新建筑引起原有建筑物开裂工程实例

3、工程实例高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除工程实例工程实例建筑物立面高差过大建筑物立面高差过大工程实例工程实例研究土的压缩性的实验方法研究土的压缩性的实验方法压缩试验：压缩试验：研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法称为研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法称为 压缩试验，室内试验简单方便，费用较低；压缩试验，室内试验简单方便，费用较低； 室内压缩试验室内压缩试验： 单向压缩试验单向压缩试验 三轴压缩试验：三轴压缩试验： 真三轴真三轴 常规三轴常规三轴 原位试验原位试验：载荷试验：载荷试验 3213211、实验目的与原理、实验目的与原理 压缩试验的目的

4、是获得土体体积的变化与所受外力的压缩试验的目的是获得土体体积的变化与所受外力的关系，在一维模型中，用压缩曲线来表示。在关系，在一维模型中，用压缩曲线来表示。在e ep p曲线上，曲线上，可得到压缩系数可得到压缩系数a av v，在，在lgplgp曲线上可得压缩指数曲线上可得压缩指数CcCc、回弹指数回弹指数CsCs。 固结试验的目的是获得在一定大小的外力作用下土体固结试验的目的是获得在一定大小的外力作用下土体体积的变化与外力作用时间的关系，在体积的变化与外力作用时间的关系，在 一维固结模型中，一维固结模型中，采用太沙基一维固结理论描述时，为压缩量与时间的关系，采用太沙基一维固结理论描述时，为压

5、缩量与时间的关系，得到固结系数得到固结系数 C Cv v。体积体积sV2se V高度高度HS1se V1psV体积体积H高度高度1p1p121111eeeSHHee2111SeeeH 一般压缩固结仪有一般压缩固结仪有杠杆式、磅秤式、气压式杠杆式、磅秤式、气压式三种。杠杆式压缩仪是用砝码通过杠杆加压，压三种。杠杆式压缩仪是用砝码通过杠杆加压，压力仅为力仅为0.40.6MPa，基本上能满足一般工程要求，基本上能满足一般工程要求，且数台仪器可装在一个试验台架上且数台仪器可装在一个试验台架上, 占地面积小，占地面积小，便于管理，目前被广泛采用。磅秤式压缩仪是通便于管理，目前被广泛采用。磅秤式压缩仪是通

6、过带有加压框架的磅秤施加压力过带有加压框架的磅秤施加压力 , 仪器压力可达仪器压力可达5Mpa，适用于较大工程，可以用来测定压缩指数，适用于较大工程，可以用来测定压缩指数和前期固结压力、固结系数等指标。气压式压缩和前期固结压力、固结系数等指标。气压式压缩仪是通过空气压缩机来施加压力的，加压范围大，仪是通过空气压缩机来施加压力的，加压范围大，适用于各类工程。适用于各类工程。 压缩固结试验中，压缩固结试验中，后一级压力的施加均是在后一级压力的施加均是在前一级荷载下压缩达到稳定后施加的前一级荷载下压缩达到稳定后施加的，但所谓稳，但所谓稳定是相对的，按照稳定标准的不同，通常将固结定是相对的，按照稳定标

7、准的不同，通常将固结试验分为两类。试验分为两类。 （1）稳定压缩稳定压缩：每级压力下持续：每级压力下持续24h为压缩稳为压缩稳定标准；测记试样高度变化后，即可施加下级压定标准；测记试样高度变化后，即可施加下级压力。这是各类规范的常规标准。对某些渗透系数力。这是各类规范的常规标准。对某些渗透系数大于大于10-5cm/s的粘性土，以的粘性土，以1h内试样变形量不大内试样变形量不大于于0.005mm作为相对稳定标准，结果能够满足工作为相对稳定标准，结果能够满足工程要求。程要求。 （2）快速压缩快速压缩：在各级压力下，压缩时间规定：在各级压力下，压缩时间规定为为1h，仅在最后一级压力下，除测记，仅在最

8、后一级压力下，除测记1h变形量外，变形量外，还需测读达到稳定标准还需测读达到稳定标准(24h)时的变形量。在整理时的变形量。在整理资料时，根据最后一级变形量，校正前几级压力资料时，根据最后一级变形量，校正前几级压力下的变形量。当试验要求精度不高时，可采用快下的变形量。当试验要求精度不高时，可采用快速压缩法。速压缩法。二、实验仪器设备二、实验仪器设备 主要设备：固结仪，如下图所示： 其他：环刀（面积50cm2、高2cm）、天平、测微表、秒表、烘箱、修土刀、称量盒、滤纸等。中压三联固结仪电子天平修土刀电子天平碟式饱和器鼓风干燥箱铝盒内径61.8mm环刀钢丝锯三、试样的制备三、试样的制备010001

9、. 001. 01wwwmmwVmsd 四、操作步骤四、操作步骤 1 1首先检查压缩容器及设备是否齐全，然后将大首先检查压缩容器及设备是否齐全，然后将大护环、大透水石下护环按顺序放好，将滤纸放上，护环、大透水石下护环按顺序放好，将滤纸放上，把切好的土样连同环刀放入压缩盒内（环刀刃口把切好的土样连同环刀放入压缩盒内（环刀刃口朝下）在套上小护环放滤纸及透水石加压缩盒盖。朝下）在套上小护环放滤纸及透水石加压缩盒盖。 2 2检查仪器是否灵敏，后将装好土样的压缩盒放检查仪器是否灵敏，后将装好土样的压缩盒放入仪器内，调整杠杆水平，装上百分表。入仪器内，调整杠杆水平，装上百分表。 3 3施加予压，以保证试样

10、与仪器上下之间各个部施加予压，以保证试样与仪器上下之间各个部位接触良好（施加位接触良好（施加1kPa1kPa的预压或手指轻点击），的预压或手指轻点击），然后调整百分表至零位。然后调整百分表至零位。 4 4加压。一般按照加压。一般按照0.050.05、0.10.1、0.20.2、0.30.3、0.4MPa0.4MPa顺序加压，每级按顺序加压，每级按15min15min读数一次（此为按读数一次（此为按学时数灵活掌握），在每次加压后应立即调整杠学时数灵活掌握），在每次加压后应立即调整杠杆之水平。杆之水平。 5 5当实验结束以后，先退去荷载，后拆除百分表，当实验结束以后，先退去荷载，后拆除百分表，再取

11、出土样，并将仪器擦净。再取出土样，并将仪器擦净。五、计算及试验误差五、计算及试验误差 计算试样的初始孔隙比e0 式中：w水的密度，g/cm3 GS土的比重； 0试样的初始密度，g/cm3 W0试样初始含水量。1)1 (000wes五、计算及试验误差五、计算及试验误差各级荷载下的孔隙比ei 式中：h0试样的高度为20mm。 压缩系数av: 压缩模量Es 000)1 (hheeeii)(111MPappeeaiiii)(10MPaaeEs六、试验结果六、试验结果压缩试验中压缩试验中HtHp、e-p 曲线(4)(4)试验结果（孔隙比）的推导试验结果（孔隙比）的推导1e0e孔隙孔隙固体固体颗粒颗粒H0

12、See1e1SHH000 000HS)e1(ee 由三相草图：由三相草图：可得到可得到e-pe-p关系关系e-pe-p曲线曲线压缩系数压缩系数a a压缩系数压缩系数a a1-21-2常用作常用作比较土的压缩性大小比较土的压缩性大小压缩系数：压缩系数：pea0 0100100200200 3003001.0e epe p(kPa)p(kPa)100100100010000.90.9e eC Cc c1 1p(kPap(kPa，lg)lg)e-lgpe-lgp曲线曲线n 特点：特点：在压力较大部分，在压力较大部分， 接近直线段接近直线段n 指标：指标：反映了土的应力历史反映了土的应力历史 压缩指数压缩指数Cc)lgp(eCc 土的试样单向受压，应土的试样单向受压，应力增量与应变增量之比力增量与应变增量之比土的一般化的压缩曲线土的一般化的压缩曲线)(00e1e 1 1E Es s1 1E Ee esE加载：加载：eE卸载和重加载