《土工试验与检测》课件-项目11 土的压缩（固结）试验

AnhuiWaterConservancyTechnicalCollege01概述（试验目的）02试验仪器03试验原理04试验分类05试验步骤06试验注意事项07试验成果整理目录0８工程应用0９试验依据规程项目11土的压缩（固结）试验一、概述1、试验目的测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形与压力的关系。1由测得的各关系曲线计算土的压缩系数av、压缩模量Es、压缩指数Cc、回弹指数Cs、固结系数Cv、地基的渗透系数k及土的先期固结压力Pc等，测定项目视工程需要而定。2利用压缩试验所得的参数计算地基基础的变形量，预估地基承载力。3压缩性的概念一、概述2、土样要求土样应为饱和的细粒土。当只进行压缩试验时，可用于非饱和土。1渗透性较大的细粒土，可进行快速固结试验。2二、试验仪器1、固结仪由环刀、护环、透水石、水槽、加压上盖、量表架等组成。试样面积有30cm2和50cm2，高2cm。1-量表架；2-钢珠；3-加压上盖；4-透水石；5-试样；6-环刀；7-护环；8-水槽固结仪示意图二、试验仪器2、加压设备采用杠杆式加压设备，应能垂直地在瞬间施加各级规定的压力，且没有冲击力。3、变形量测设备量程10mm，最小分度值为0.01mm的百分表或准确度为全量程0.2%的位移传感器。4、其他天平、秒表、烘箱、钢丝锯、刮土刀、铝盒等。三、试验原理Vv＝e0Vs＝1H0/(1+e0)Vv＝eVs＝1H1/(1+e)pH1s土样在压缩前后变形量为s，整个过程中土粒体积和底面积不变土粒高度在受压前后不变整理其中根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线，为压缩曲线四、试验分类固结试验中，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，但所谓稳定是相对的，按照稳定标准的不同，通常将固结试验分为两类：1、标准固结每级压力下持续24h为压缩稳定标准；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。对某些渗透系数大于10cm/s的粘性土，以1h内试样变形量不大于0.005mm作为相对稳定标准，结果能够满足工程要求。2、快速固结在各级压力下，压缩时间规定为1h，仅在最后一级压力下，除测记1h变形量外，还需测读达到稳定标准(24h)时的变形量。在整理资料时，根据最后一级变形量，校正前几级压力下的变形量。当试验要求精度不高时，可采用快速压缩法。五、试验步骤1、试样制备切取试样：（1）根据工程需要切取原状土样或制备所需湿度密度的扰动土样。切取原状土样时，应使试样在试验时的受压情况与天然土层受外荷载方向一致。（2）用钢丝锯将土样修成略大于环刀直径的土柱。然后用手轻轻将环刀垂直下压，边压边修，直至环刀装满土样为止。再用刮刀修平两端，同时注意刮平试样时，不得用刮刀往复涂沫土面。在切削过程中，应细心观察试样并记录其层次、颜色和有无杂质等。1测定试样密度：擦净环刀外壁，称环刀与土总质量，准确至0.1g，并在余土中取代表性土样测定其含水率。试样需要饱和时，应进行抽气饱和。2五、试验步骤2、试验步骤安装试样：将准备好试样的环刀外壁擦净，将刀口向下放入护环内。底板上放入下透水石、滤纸。将护环与试样一起放入容器内，土样上面覆滤纸、上透水石，然后放下加压导环和传压活塞，使各部密切接触，保持平稳。1检查设备：检查加压设备是否灵敏，调整杠杆使之水平。2安装量表：将装好试样的压缩容器放在加压台的正中，将传压钢珠与加压横梁的凹穴相连接。然后装上量表，调节量表杆头使其可伸长的长度不小于8mm，并检查量表是否灵活和垂直（在教学试验中，学生应先练习量表读数）。3五、试验步骤2、试验步骤施加预压：为确保压缩仪各部位接触良好，施加1kPa的预压荷重，然后调整量表读数至零处。4加压记录：（1）去掉预压荷载，立即加第一级荷载。加砝码时应避免冲击和摇晃，在加上砝码的同时，立即开动秒表。荷载等级一般规定为50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa和600kPa。根据土的软硬程度，第一级荷载可考虑用25kPa。如需进行高压固结，则压力可增加至800kPa、1600kPa和3200kPa。最后一级的压力应大于上覆土层的计算压力100kPa～200kPa。（2）对于饱和试样，则在施加第一级荷载后，立即向容器中注水至满。对于非饱和试样，须以湿棉纱围住上下透水面四周，避免水分蒸发。5五、试验步骤2、试验步骤加压记录：（3）如需测定沉降速率、固结系数等指标，一般按0s、15s、1min、2min、4min、6min、9min、l2min、16min、20min、25min、35min、45min、60min、90min、2h、4h、10h、23h、24h，至稳定为止。固结稳定的标准是最后1h变形量不超过0.01mm。（4）当不需测定沉降速度时，则施加每级压力后24h。测记压缩稳定读数后，施加第二级荷重。依次逐级加荷至试验结束。注：测定沉降速率仅适用于饱和土。5五、试验步骤2、试验步骤加压记录：（5）对于快速固结试验，各级荷载下的压缩时间规定为1h（教学试验采用快速固结试验，可另行假定稳定时间），最后一级荷载下加读到稳定沉降时的读数。固结稳定的标准是最后1h变形量不超过0.01mm。（6）试验结束后拆除仪器，小心取出完整土样，称其质量，并测定其终结含水率（如不需要测定试验后的饱和度，则不必测定终结含水率），并将仪器洗干净。5六、试验注意事项注意事项首先装好试样，再安装量表。在装量表的过程中，小指针需调至整数位，大指针调至零，量表杆头要有一定的伸缩范围，固定在量表架上。1加荷时，应按顺序加砝码；试验中不要震动实验台，以免指针产生移动。2七、试验成果整理1、计算试样的初始孔隙比Gs—土粒比重；ρw—水的密度，g/cm3；ω0—试样起始含水率，％；ρ0—试样起始密度，g/cm3；2、计算各级荷重下压缩稳定后的孔隙比ei

七、试验成果整理3、绘制压缩曲线以孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标，绘制孔隙比与压力的关系曲线（如图所示），并求出压缩系数a与压缩模量Es。4、计算各级荷重下的压缩系数a和压缩模量Espi—

某一级荷重值，MPa。七、试验成果整理5、试验记录八、工程应用工程应用1、工程中一般采用100~200kPa压力区间内对应的压缩系数a1-2来评价土的压缩性。即：a1-2＜0.1MPa-1

为低压缩性土；0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1

为中压缩性土；a1-2≥0.5MPa-1为高压缩性土。2、另一种表示土压缩性的指标，Es越小，土的压缩性越高。一般认为：Es＜4MPa为高压缩性土；Es＞15MPa为低压缩性土；Es=