试验四、固结试验

（一）概述试验四、固结试验固结试验的目的在于测定试样在侧限和垂直排水条件下的压力、变形和时间以及孔隙比和压力间的关系。以便绘制压缩曲线，求得土的压缩系数a、压缩模量E、压缩指数C、固结系数C以及原状土的先期固结压力p,用来判斷土的压缩性和v s c v c进行变形计算。（二）试验原理试样装在厚壁金属容器内，上下各放一块透水加垂直压力P。测记加压后不同时间的垂直变形，器的限制，不可能产生侧向膨胀，因此该试验称为压缩试验。设加压前土样的高度为H,面积为A,土样的0V，孔隙体积为V。压缩前后土的体积变化示意s0 V0根据图4—1可得图4-1压缩前后土的体积变化示意图石，然后在试样上分级施由于试样受金属厚壁容侧限压缩试验，或无侧胀体积为V,颗粒体积为0图如图4-1。H—H(H—H)A V—V―0 1=01=01H HA V000_V+V—(V+V)—s0v0 siv1V+Vs0v0由于土粒的压缩量常可忽略不计，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)若通过试验测得稳定压缩量ah，则可由上式求得相应的孔隙比e；同样,在不同的压力p、12的压缩变形量，并求得相应的孔隙比e、e、e等，则可绘制e—p曲线（或e—lgp曲线）.2 3 4〃3、P4作用下都可测得稳定（三）仪器设备目前常用的固结仪有磅秤式、杠杆加压式或其他杠杆加压式。（1）固结仪：固结仪包括固结容器和加压设备两样面积30cm2或50cm2,高2cm;加压设备为杠杆及砝码；（2）天平：感量0.01g及0。1g各一台；（3） 量表：最小分度为0.01mm，量程10mm;（4） 其他：秒表、烘箱、钢丝锯、削土刀、土盒、（四）操作步骤1.试样制备及含水率测定整平试样两端，用环刀套切试样•切取试样时应注（1）切取原状试样时，土层受压方向应与天然土匚二1土样结构、颜色、有无杂质等。图4-2固结仪示意图（2）环刀内壁涂一薄层凡士林，以减少试样与环刀1水槽；2-护环；3-环刀；4-加压上盖;加压设备形式。本试验用部分，如图4-2所示。试凡土林等。意下列几点：层受压方向一致，并描述壁的摩擦及对试样的扰动。（3）切取试样时，先将环刀刃口向下压入土样少动。（3）切取试样时，先将环刀刃口向下压入土样少许，将土样修成略大于环5-透水石；6-量表导杆；7-量表架；8-刀直径的土样，边修边压，直至试样突出环刀为止，然后修去上下两端余土，修平试样表面（注意不要来回涂抹）。在切削过程中,应细心观察土样,进行必要的描述。用切取试样的余土同时测定土样的初始含水率。2．测定试样密度将环刀外壁擦净，称环刀加土质量，准确至0.1g.用以计算土的密度（如试样需要饱和，应按规定法进行饱和，并测定饱和前后试样的密度）。3．安装试样将带有环刀的试样，小心装入护环，再装入固结容器内，然后放上透水石和加压盖板。4．固结容器和量表安装将装好的固结容器放在加压框架下，对准加压框架正中，装上量表，并调节其可伸长距离不小于8mm，然后检查量表是否灵敏和垂直。5．施加预压荷载在砝码盘上加预压荷载50g（试样所受压力约1kPa）使试样与仪器上下各部分之间接触良好，然后转动量表表盘，使指针对准零点。6．施加第一级荷重并测读量表读数施加第一级荷重p=50kPa（注意加砝码要轻，避免发生冲击和摇晃），如系饱水试样，应向固结容器内注水，使试样处于1水下。在加荷的同时，开动秒表，记录量表读数.《土工试验规程》SL237T999规定，加荷后应按下列时间顺序测记量表读数，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，至稳定为止。教学试验测定压缩系数受时间限制可选择15"、1'、2'15"、4'、6'15”、9'、12'15”、16'.7．重复上述步骤加载根据上述步骤施加p=100kPa，p=200kPa，p=400kPa等各级荷载，并测读量表读数。234进入动画（固结试验）（五）计算与绘图1．计算（1）计算试样的初始孔隙比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试验前土样的含水率，%—试样初始密度，g/cm3；一水的密度，g/cm3.（2） 计算各级荷载下压缩稳定后的相对沉降量Si(4-4)YA(4-4)S=rihmm。0-某一压力下，试样压缩稳定后的总变形量（等于该荷载下压缩稳定后的量表读数减去仪器变形量。仪器变形量由实验室给出），mm。h―-试样的初始高度（等于环刀高度），0（3） 计算各级荷载下压缩稳定后的孔隙比e.e=e-(1+e)Si0i4-5)（4）计算压缩系数4-6)e—e4-6)a=-2 3-v1—2 p—p

式中a ――p=100~200kPa范围内的压缩系数,MPa-i。v1-2计算压缩模量(4-7)E 压缩模量，MPa。s式中其余符号含义同上。盒.号湿土质量盒.号湿土质量(g)干土质量(g)含水率(%)平均含水率(％)试验前试验后环刀号湿土质量(g)环刀容积(cm3)湿密度(g/cm3)班组