壓縮固結(jié)試驗(yàn)

1、一維固結(jié)壓縮實(shí)驗(yàn)一維固結(jié)壓縮實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?2、 實(shí)驗(yàn)的操作 2.1 試樣制備 2.3 實(shí)驗(yàn)步驟 3、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)一、基本概念一、基本概念土的壓縮性土的壓縮性(compressibility)：是指土在壓力作用下體積縮小的：是指土在壓力作用下體積縮小的 特性。特性。固體土顆粒被壓縮；固體土顆粒被壓縮；土中水及封閉氣體被壓縮；土中水及封閉氣體被壓縮；水和氣從孔隙中被擠出；水和氣從孔隙中被擠出； 土的固結(jié)土的固結(jié)(consolidation)：土體在外力作用下，壓縮隨時間增長：土體在外力作用下，壓縮隨時間增長 的全過程，稱為土的全過程，稱為土 的固結(jié)。的固結(jié)。 引言引

2、言墨西哥某宮殿墨西哥某宮殿左部：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問題：問題：沉降沉降2.22.2米，且左米，且左右兩部分存在明顯右兩部分存在明顯的沉降差。左側(cè)建的沉降差。左側(cè)建筑物于筑物于19691969年加固年加固工程實(shí)例工程實(shí)例Kiss由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸工程實(shí)例工程實(shí)例（墨西哥城）地基的沉降及不均勻沉降工程實(shí)例工程實(shí)例意大利比薩斜塔意大利比薩斜塔基坑開挖，引起陽臺裂縫基坑開挖，引起陽臺裂縫工程實(shí)例工程實(shí)例新建筑引起原有建筑物開裂新建筑引起原有建筑物開裂工程實(shí)例

3、工程實(shí)例高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除工程實(shí)例工程實(shí)例建筑物立面高差過大建筑物立面高差過大工程實(shí)例工程實(shí)例研究土的壓縮性的實(shí)驗(yàn)方法研究土的壓縮性的實(shí)驗(yàn)方法壓縮試驗(yàn)：壓縮試驗(yàn)：研究土的壓縮性大小及其特征的室內(nèi)試驗(yàn)方法稱為研究土的壓縮性大小及其特征的室內(nèi)試驗(yàn)方法稱為 壓縮試驗(yàn)，室內(nèi)試驗(yàn)簡單方便，費(fèi)用較低；壓縮試驗(yàn)，室內(nèi)試驗(yàn)簡單方便，費(fèi)用較低； 室內(nèi)壓縮試驗(yàn)室內(nèi)壓縮試驗(yàn)： 單向壓縮試驗(yàn)單向壓縮試驗(yàn) 三軸壓縮試驗(yàn)：三軸壓縮試驗(yàn)： 真三軸真三軸 常規(guī)三軸常規(guī)三軸 原位試驗(yàn)原位試驗(yàn)：載荷試驗(yàn)：載荷試驗(yàn) 3213211、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康哪康呐c與原理原理 壓縮試驗(yàn)的目的是

4、獲得土體體積的變化與所受外力的壓縮試驗(yàn)的目的是獲得土體體積的變化與所受外力的關(guān)系，在一維模型中，用壓縮曲線來表示。在關(guān)系，在一維模型中，用壓縮曲線來表示。在e ep p曲線上，曲線上，可得到壓縮系數(shù)可得到壓縮系數(shù)a av v，在，在lgplgp曲線上可得壓縮指數(shù)曲線上可得壓縮指數(shù)CcCc、回彈指數(shù)回彈指數(shù)CsCs。 固結(jié)試驗(yàn)的目的是獲得在一定大小的外力作用下土體固結(jié)試驗(yàn)的目的是獲得在一定大小的外力作用下土體體積的變化與外力作用時間的關(guān)系，在體積的變化與外力作用時間的關(guān)系，在 一維固結(jié)模型中，一維固結(jié)模型中，采用太沙基一維固結(jié)理論描述時，為壓縮量與時間的關(guān)系，采用太沙基一維固結(jié)理論描述時，為壓縮

5、量與時間的關(guān)系，得到固結(jié)系數(shù)得到固結(jié)系數(shù) C Cv v。體積體積sV2se V高度高度HS1se V1psV體積體積H高度高度1p1p121111eeeSHHee2111SeeeH 一般壓縮固結(jié)儀有一般壓縮固結(jié)儀有杠桿式、磅秤式、氣壓式杠桿式、磅秤式、氣壓式三種。杠桿式壓縮儀是用砝碼通過杠桿加壓，壓三種。杠桿式壓縮儀是用砝碼通過杠桿加壓，壓力僅為力僅為0.40.6MPa，基本上能滿足一般工程要求，基本上能滿足一般工程要求，且數(shù)臺儀器可裝在一個試驗(yàn)臺架上且數(shù)臺儀器可裝在一個試驗(yàn)臺架上, 占地面積小，占地面積小，便于管理，目前被廣泛采用。磅秤式壓縮儀是通便于管理，目前被廣泛采用。磅秤式壓縮儀是通過

6、帶有加壓框架的磅秤施加壓力過帶有加壓框架的磅秤施加壓力 , 儀器壓力可達(dá)儀器壓力可達(dá)5Mpa，適用于較大工程，可以用來測定壓縮指數(shù)，適用于較大工程，可以用來測定壓縮指數(shù)和前期固結(jié)壓力、固結(jié)系數(shù)等指標(biāo)。氣壓式壓縮和前期固結(jié)壓力、固結(jié)系數(shù)等指標(biāo)。氣壓式壓縮儀是通過空氣壓縮機(jī)來施加壓力的，加壓范圍大，儀是通過空氣壓縮機(jī)來施加壓力的，加壓范圍大，適用于各類工程。適用于各類工程。 壓縮固結(jié)試驗(yàn)中，壓縮固結(jié)試驗(yàn)中，后一級壓力的施加均是在后一級壓力的施加均是在前一級荷載下壓縮達(dá)到穩(wěn)定后施加的前一級荷載下壓縮達(dá)到穩(wěn)定后施加的，但所謂穩(wěn)，但所謂穩(wěn)定是相對的，按照穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的不同，通常將固結(jié)定是相對的，按照穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

7、的不同，通常將固結(jié)試驗(yàn)分為兩類。試驗(yàn)分為兩類。 （1）穩(wěn)定壓縮穩(wěn)定壓縮：每級壓力下持續(xù)：每級壓力下持續(xù)24h為壓縮穩(wěn)為壓縮穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；測記試樣高度變化后，即可施加下級壓定標(biāo)準(zhǔn)；測記試樣高度變化后，即可施加下級壓力。這是各類規(guī)范的常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。對某些滲透系數(shù)力。這是各類規(guī)范的常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。對某些滲透系數(shù)大于大于10-5cm/s的粘性土，以的粘性土，以1h內(nèi)試樣變形量不大內(nèi)試樣變形量不大于于0.005mm作為相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果能夠滿足工作為相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果能夠滿足工程要求。程要求。 （2）快速壓縮快速壓縮：在各級壓力下，壓縮時間規(guī)定：在各級壓力下，壓縮時間規(guī)定為為1h，僅在最后一級壓力下，除測記，僅在最后

8、一級壓力下，除測記1h變形量外，變形量外，還需測讀達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)還需測讀達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)(24h)時的變形量。在整理時的變形量。在整理資料時，根據(jù)最后一級變形量，校正前幾級壓力資料時，根據(jù)最后一級變形量，校正前幾級壓力下的變形量。當(dāng)試驗(yàn)要求精度不高時，可采用快下的變形量。當(dāng)試驗(yàn)要求精度不高時，可采用快速壓縮法。速壓縮法。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 主要設(shè)備：固結(jié)儀，如下圖所示： 其他：環(huán)刀（面積50cm2、高2cm）、天平、測微表、秒表、烘箱、修土刀、稱量盒、濾紙等。中壓三聯(lián)固結(jié)儀電子天平修土刀電子天平碟式飽和器鼓風(fēng)干燥箱鋁盒內(nèi)徑61.8mm環(huán)刀鋼絲鋸三、三、試樣試樣的的制備制備010001.

9、 001. 01wwwmmwVmsd 四、操作步驟四、操作步驟 1 1首先檢查壓縮容器及設(shè)備是否齊全，然后將大首先檢查壓縮容器及設(shè)備是否齊全，然后將大護(hù)環(huán)、大透水石下護(hù)環(huán)按順序放好，將濾紙放上，護(hù)環(huán)、大透水石下護(hù)環(huán)按順序放好，將濾紙放上，把切好的土樣連同環(huán)刀放入壓縮盒內(nèi)（環(huán)刀刃口把切好的土樣連同環(huán)刀放入壓縮盒內(nèi)（環(huán)刀刃口朝下）在套上小護(hù)環(huán)放濾紙及透水石加壓縮盒蓋。朝下）在套上小護(hù)環(huán)放濾紙及透水石加壓縮盒蓋。 2 2檢查儀器是否靈敏，后將裝好土樣的壓縮盒放檢查儀器是否靈敏，后將裝好土樣的壓縮盒放入儀器內(nèi)，調(diào)整杠桿水平，裝上百分表。入儀器內(nèi)，調(diào)整杠桿水平，裝上百分表。 3 3施加予壓，以保證試樣與

10、儀器上下之間各個部施加予壓，以保證試樣與儀器上下之間各個部位接觸良好（施加位接觸良好（施加1kPa1kPa的預(yù)壓或手指輕點(diǎn)擊），的預(yù)壓或手指輕點(diǎn)擊），然后調(diào)整百分表至零位。然后調(diào)整百分表至零位。 4 4加壓。一般按照加壓。一般按照0.050.05、0.10.1、0.20.2、0.30.3、0.4MPa0.4MPa順序加壓，每級按順序加壓，每級按15min15min讀數(shù)一次（此為按讀數(shù)一次（此為按學(xué)時數(shù)靈活掌握），在每次加壓后應(yīng)立即調(diào)整杠學(xué)時數(shù)靈活掌握），在每次加壓后應(yīng)立即調(diào)整杠桿之水平。桿之水平。 5 5當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，先退去荷載，后拆除百分表，當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，先退去荷載，后拆除百分表，再取出

11、土樣，并將儀器擦凈。再取出土樣，并將儀器擦凈。五、計算及試驗(yàn)誤差五、計算及試驗(yàn)誤差 計算試樣的初始孔隙比e0 式中：w水的密度，g/cm3 GS土的比重； 0試樣的初始密度，g/cm3 W0試樣初始含水量。1)1 (000wes五、計算及試驗(yàn)誤差五、計算及試驗(yàn)誤差各級荷載下的孔隙比ei 式中：h0試樣的高度為20mm。 壓縮系數(shù)av: 壓縮模量Es 000)1 (hheeeii)(111MPappeeaiiii)(10MPaaeEs六、試驗(yàn)結(jié)果六、試驗(yàn)結(jié)果壓縮試驗(yàn)中壓縮試驗(yàn)中HtHp、e-p 曲線(4)(4)試驗(yàn)結(jié)果（孔隙比）的推導(dǎo)試驗(yàn)結(jié)果（孔隙比）的推導(dǎo)1e0e孔隙孔隙固體固體顆粒顆粒H0S

12、ee1e1SHH000 000HS)e1(ee 由三相草圖：由三相草圖：可得到可得到e-pe-p關(guān)系關(guān)系e-pe-p曲線曲線壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a a土的類別土的類別a a1-21-2 (MPa (MPa-1-1) )高壓縮性土高壓縮性土0.50.5中中壓縮性土壓縮性土0.1-0.50.1-0.5低低壓縮性土壓縮性土0.10.1壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a a1-21-2常用作常用作比較土的壓縮性大小比較土的壓縮性大小壓縮系數(shù)：壓縮系數(shù)：pea0 0100100200200 3003001.0e epe p(kPa)p(kPa)100100100010000.90.9e eC Cc c1 1p(kPap(kPa，lg)lg)e-lgpe-lgp曲線曲線n 特點(diǎn)：特點(diǎn)：在壓力較大部分，在壓力較大部分， 接近直線段接近直線段n 指標(biāo)：指標(biāo)：反映了土的應(yīng)力歷史反映了土的應(yīng)力歷史 壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)Cc)lgp(eCc 土的試樣單向受壓，應(yīng)土的試樣單向受壓，應(yīng)力增量與應(yīng)變增量之比力增量與應(yīng)變增量之比土的一般化的壓縮曲線土的一般化的壓縮曲線)(00e1e 1 1E Es s1 1E Ee esE加載：加載：eE卸載