土力学固结实验(实验三)

1、固结试验固结试验 土的压缩性是指土体在外力作用下体积缩小的土的压缩性是指土体在外力作用下体积缩小的特点，土的压缩性主要有两个特点特点，土的压缩性主要有两个特点: :(1)(1)土的压缩土的压缩主要是由于空隙体积减少而引起的主要是由于空隙体积减少而引起的;(2);(2)由于空隙由于空隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘性土来说是需水的排出而引起的压缩对于饱和粘性土来说是需要时间的要时间的, ,土的压缩随时间增长的过程称为土的固土的压缩随时间增长的过程称为土的固结结. . 研究土沉降计算就必须了解土的压缩性研究土沉降计算就必须了解土的压缩性. . 反映土的压缩性主要是两个指标反映土的压缩性主要是两个指

2、标: :压缩系数压缩系数a a和和压缩模量压缩模量Es.Es. 室内测定土的压缩性最基本的方法是固结试验。室内测定土的压缩性最基本的方法是固结试验。 测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力、根据试验结果绘制出孔隙比与压力和压力、根据试验结果绘制出孔隙比与压力的关系曲线（压缩曲线），由曲线确定土在的关系曲线（压缩曲线），由曲线确定土在指定荷载变化范围内的压缩系数和压缩模量。指定荷载变化范围内的压缩系数和压缩模量。一、实验目的一、实验目的Vve0Vs1(土粒)H0/(1+e0)H0VveH1/(1+e)pH1s在侧限条件下土样在侧限条件下土样在压缩前后变形量

3、在压缩前后变形量为为s，整个过程中，整个过程中土粒体积和底面积土粒体积和底面积不变不变eHeH11100土粒高度在受土粒高度在受压前后不变压前后不变)1(000eHsee整理整理1)1(000wswGe其中其中根据不同压力根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制，绘制e- -p曲线，为压缩曲线，根据压缩曲线可以得到两个压缩性曲线，为压缩曲线，根据压缩曲线可以得到两个压缩性指标：压缩系数指标：压缩系数a a；压缩模量；压缩模量EsEsp二、实验基本原理二、实验基本原理Vs1(土粒)Vs1(土粒)三、实验仪器三、实验仪器1 1、固结仪：包括压缩容器和加压设备两部分。、

4、固结仪：包括压缩容器和加压设备两部分。2 2、环刀：内径、环刀：内径61.8mm61.8mm，高，高20mm20mm，面积，面积 30cm30cm2 2。3 3、透水石：透水系数大于试样的渗透系数。、透水石：透水系数大于试样的渗透系数。4 4、变形量测设备：百分表，量程、变形量测设备：百分表，量程10mm10mm， 精度精度0.01mm0.01mm。5 5、其他、其他: :天平、秒表、钢丝锯、烘箱、削天平、秒表、钢丝锯、烘箱、削 土刀、凡士林、铝盒等。土刀、凡士林、铝盒等。刚性护环刚性护环加压上盖加压上盖透水石透水石环刀环刀底座底座透水石透水石土样土样荷载荷载注意：注意：土样在竖直土样在竖直压

5、力作用下，由于压力作用下，由于环刀和刚性护环的环刀和刚性护环的限制，只产生竖向限制，只产生竖向压缩，不产生侧向压缩，不产生侧向变形变形固结仪示意图固结仪示意图 1. 1.根据工程需要，切取原状土样（注意根据工程需要，切取原状土样（注意切土的切土的方向与自然地层中的上下方向一致方向与自然地层中的上下方向一致）或由实验室）或由实验室提供制备好的扰动土样一块。提供制备好的扰动土样一块。 2.2.用切取试样时修下的土测定含水率（用切取试样时修下的土测定含水率（ 0 0），），平行测定，取算术平均值。平行测定，取算术平均值。 3.3.称环刀称环刀的质量、环刀及的质量、环刀及试样试样的总的总质量，扣除质量

6、，扣除环刀质量后即得湿试样质量，计算出土的密度环刀质量后即得湿试样质量，计算出土的密度（0 0）。）。 四、常规固结试验的主要步骤四、常规固结试验的主要步骤w 4. 4.将土样安装入固结容器内。在固结容器内放将土样安装入固结容器内。在固结容器内放置护环、透水板和湿润滤纸，将带有环刀的试样，置护环、透水板和湿润滤纸，将带有环刀的试样，小心装入护环（注意环刀刀口向下），然后在试样小心装入护环（注意环刀刀口向下），然后在试样上放湿润滤纸、透水板和加压盖板，置于加压框架上放湿润滤纸、透水板和加压盖板，置于加压框架下，对准加压框架的正中，安装量表（首先将百分下，对准加压框架的正中，安装量表（首先将百分表

7、固定，提起表杆，旋转至加力框架上方，表固定，提起表杆，旋转至加力框架上方，并调节并调节其距离不小于其距离不小于8 8毫米的量程，检查百分表是否灵活和毫米的量程，检查百分表是否灵活和垂直垂直）。）。 5. 5. 为保证试样与仪器上下各部件之间接为保证试样与仪器上下各部件之间接触良好，施加触良好，施加1KPa1KPa的预压压力，然后调整百的预压压力，然后调整百分表，转动百分表表盖，使长针调零（短针分表，转动百分表表盖，使长针调零（短针是用来记录长针转动的圈数，不需调零）。是用来记录长针转动的圈数，不需调零）。 6. 6.确定需要施加的各级压力。荷载等级一般为确定需要施加的各级压力。荷载等级一般为1

8、2.512.5、2525、5050、100100、200200、400400、800KPa800KPa等。本实等。本实验荷载等级取为验荷载等级取为5050、100100、200200、400KPa400KPa。加砝码。加砝码时应避免冲击和摇晃，在加上砝码同时立即开动时应避免冲击和摇晃，在加上砝码同时立即开动秒表。加砝码时要注意安全，防止砝码因放置不秒表。加砝码时要注意安全，防止砝码因放置不稳定而砸伤人。稳定而砸伤人。 7.7.记下第一级荷载下固结稳定后的读数（考虑时记下第一级荷载下固结稳定后的读数（考虑时间问题我们每间问题我们每荷载荷载1010分钟）。每级荷载经分钟）。每级荷载经1 1分、分、

9、5 5分、分、1010分钟分别记下百分表读数，读数精确到分钟分别记下百分表读数，读数精确到0.01mm0.01mm。然后再施加下一级荷载，以此类推直到第四级荷载然后再施加下一级荷载，以此类推直到第四级荷载施加完毕，记录百分表读数施加完毕，记录百分表读数R1R1、R2R2、R3R3、R4R4。 8. 8.实验结束后，必须先移开百分表。然后卸实验结束后，必须先移开百分表。然后卸掉砝码，升起加压框架，移出固结仪容器，取出掉砝码，升起加压框架，移出固结仪容器，取出带环刀的试样，测定其质量和含水率，最后将仪带环刀的试样，测定其质量和含水率，最后将仪器擦干净。器擦干净。 1. 1. 计算实验前孔隙比计算实

10、验前孔隙比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，一般取（=1=1克克/ /厘米厘米3 3）；）； 0 0 实验开始时试样的含水率（实验开始时试样的含水率（% %）；）； 0 0 实验开始时试样的密度（克实验开始时试样的密度（克/ /厘米厘米3 3）。）。1)01.01(000wGews五、实验结果的整理五、实验结果的整理w 2. 2. 计算各级压力下固结稳定时的孔隙比计算各级压力下固结稳定时的孔隙比e ei i：式中：式中： e e0 0 实验前试样孔隙比；实验前试样孔隙比； h hi i某级压力下试样高度变化（某级压力下试样高度变化（mm

11、mm）。）。 h h0 0 试样原始高度（即环刀高试样原始高度（即环刀高20mm20mm）。）。)1 (000ehheeii4. 4. 以以P P为横坐标，为横坐标，e e为纵坐标，绘制为纵坐标，绘制e ep p曲线。曲线。0100200300400垂直压力P(kPa)孔隙比ee050e - Pe - P曲线曲线0100200 3004000.60.70.80.91.0e ea a1-21-2（即（即P P为为100100KPaKPa、200200KPaKPa时计算的压时计算的压缩系数）常用作比缩系数）常用作比较土的压缩性大小较土的压缩性大小土的类别土的类别a1-2 (MPa-1)高压缩性土高压缩性土0.5中压缩性土中压缩性土0.1-0.5低压缩性土低压缩性土0.1e P ea P 5.计算计算压缩系数压缩系数a注意事项注意事项 注意放置砝码时，开口错位，轻拿轻放，以注意放置砝码时，开口错位，轻拿轻放，以免伤人。免伤人。 百分表很容易损害，请同学们一定要按实验