土力學(xué)固結(jié)實驗(實驗三)

1、固結(jié)試驗固結(jié)試驗 土的壓縮性是指土體在外力作用下體積縮小的土的壓縮性是指土體在外力作用下體積縮小的特點，土的壓縮性主要有兩個特點特點，土的壓縮性主要有兩個特點: :(1)(1)土的壓縮土的壓縮主要是由于空隙體積減少而引起的主要是由于空隙體積減少而引起的;(2);(2)由于空隙由于空隙水的排出而引起的壓縮對于飽和粘性土來說是需水的排出而引起的壓縮對于飽和粘性土來說是需要時間的要時間的, ,土的壓縮隨時間增長的過程稱為土的固土的壓縮隨時間增長的過程稱為土的固結(jié)結(jié). . 研究土沉降計算就必須了解土的壓縮性研究土沉降計算就必須了解土的壓縮性. . 反映土的壓縮性主要是兩個指標(biāo)反映土的壓縮性主要是兩個指

2、標(biāo): :壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a a和和壓縮模量壓縮模量Es.Es. 室內(nèi)測定土的壓縮性最基本的方法是固結(jié)試驗。室內(nèi)測定土的壓縮性最基本的方法是固結(jié)試驗。 測定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的變形測定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的變形和壓力、根據(jù)試驗結(jié)果繪制出孔隙比與壓力和壓力、根據(jù)試驗結(jié)果繪制出孔隙比與壓力的關(guān)系曲線（壓縮曲線），由曲線確定土在的關(guān)系曲線（壓縮曲線），由曲線確定土在指定荷載變化范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)和壓縮模量。指定荷載變化范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)和壓縮模量。一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康腣ve0Vs1(土粒)H0/(1+e0)H0VveH1/(1+e)pH1s在側(cè)限條件下土樣在側(cè)限條件下土樣在壓縮前后變形量

3、在壓縮前后變形量為為s，整個過程中，整個過程中土粒體積和底面積土粒體積和底面積不變不變eHeH11100土粒高度在受土粒高度在受壓前后不變壓前后不變)1(000eHsee整理整理1)1(000wswGe其中其中根據(jù)不同壓力根據(jù)不同壓力p作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制，繪制e- -p曲線，為壓縮曲線，根據(jù)壓縮曲線可以得到兩個壓縮性曲線，為壓縮曲線，根據(jù)壓縮曲線可以得到兩個壓縮性指標(biāo)：壓縮系數(shù)指標(biāo)：壓縮系數(shù)a a；壓縮模量；壓縮模量EsEsp二、實驗基本原理二、實驗基本原理Vs1(土粒)Vs1(土粒)三、實驗儀器三、實驗儀器1 1、固結(jié)儀：包括壓縮容器和加壓設(shè)備兩部分。、

4、固結(jié)儀：包括壓縮容器和加壓設(shè)備兩部分。2 2、環(huán)刀：內(nèi)徑、環(huán)刀：內(nèi)徑61.8mm61.8mm，高，高20mm20mm，面積，面積 30cm30cm2 2。3 3、透水石：透水系數(shù)大于試樣的滲透系數(shù)。、透水石：透水系數(shù)大于試樣的滲透系數(shù)。4 4、變形量測設(shè)備：百分表，量程、變形量測設(shè)備：百分表，量程10mm10mm， 精度精度0.01mm0.01mm。5 5、其他、其他: :天平、秒表、鋼絲鋸、烘箱、削天平、秒表、鋼絲鋸、烘箱、削 土刀、凡士林、鋁盒等。土刀、凡士林、鋁盒等。剛性護(hù)環(huán)剛性護(hù)環(huán)加壓上蓋加壓上蓋透水石透水石環(huán)刀環(huán)刀底座底座透水石透水石土樣土樣荷載荷載注意：注意：土樣在豎直土樣在豎直壓

5、力作用下，由于壓力作用下，由于環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向限制，只產(chǎn)生豎向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形變形固結(jié)儀示意圖固結(jié)儀示意圖 1. 1.根據(jù)工程需要，切取原狀土樣（注意根據(jù)工程需要，切取原狀土樣（注意切土的切土的方向與自然地層中的上下方向一致方向與自然地層中的上下方向一致）或由實驗室）或由實驗室提供制備好的擾動土樣一塊。提供制備好的擾動土樣一塊。 2.2.用切取試樣時修下的土測定含水率（用切取試樣時修下的土測定含水率（ 0 0），），平行測定，取算術(shù)平均值。平行測定，取算術(shù)平均值。 3.3.稱環(huán)刀稱環(huán)刀的質(zhì)量、環(huán)刀及的質(zhì)量、環(huán)刀及試樣試樣的總的總質(zhì)量，扣除質(zhì)量

6、，扣除環(huán)刀質(zhì)量后即得濕試樣質(zhì)量，計算出土的密度環(huán)刀質(zhì)量后即得濕試樣質(zhì)量，計算出土的密度（0 0）。）。 四、常規(guī)固結(jié)試驗的主要步驟四、常規(guī)固結(jié)試驗的主要步驟w 4. 4.將土樣安裝入固結(jié)容器內(nèi)。在固結(jié)容器內(nèi)放將土樣安裝入固結(jié)容器內(nèi)。在固結(jié)容器內(nèi)放置護(hù)環(huán)、透水板和濕潤濾紙，將帶有環(huán)刀的試樣，置護(hù)環(huán)、透水板和濕潤濾紙，將帶有環(huán)刀的試樣，小心裝入護(hù)環(huán)（注意環(huán)刀刀口向下），然后在試樣小心裝入護(hù)環(huán)（注意環(huán)刀刀口向下），然后在試樣上放濕潤濾紙、透水板和加壓蓋板，置于加壓框架上放濕潤濾紙、透水板和加壓蓋板，置于加壓框架下，對準(zhǔn)加壓框架的正中，安裝量表（首先將百分下，對準(zhǔn)加壓框架的正中，安裝量表（首先將百分表

7、固定，提起表桿，旋轉(zhuǎn)至加力框架上方，表固定，提起表桿，旋轉(zhuǎn)至加力框架上方，并調(diào)節(jié)并調(diào)節(jié)其距離不小于其距離不小于8 8毫米的量程，檢查百分表是否靈活和毫米的量程，檢查百分表是否靈活和垂直垂直）。）。 5. 5. 為保證試樣與儀器上下各部件之間接為保證試樣與儀器上下各部件之間接觸良好，施加觸良好，施加1KPa1KPa的預(yù)壓壓力，然后調(diào)整百的預(yù)壓壓力，然后調(diào)整百分表，轉(zhuǎn)動百分表表蓋，使長針調(diào)零（短針分表，轉(zhuǎn)動百分表表蓋，使長針調(diào)零（短針是用來記錄長針轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，不需調(diào)零）。是用來記錄長針轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，不需調(diào)零）。 6. 6.確定需要施加的各級壓力。荷載等級一般為確定需要施加的各級壓力。荷載等級一般為1

8、2.512.5、2525、5050、100100、200200、400400、800KPa800KPa等。本實等。本實驗荷載等級取為驗荷載等級取為5050、100100、200200、400KPa400KPa。加砝碼。加砝碼時應(yīng)避免沖擊和搖晃，在加上砝碼同時立即開動時應(yīng)避免沖擊和搖晃，在加上砝碼同時立即開動秒表。加砝碼時要注意安全，防止砝碼因放置不秒表。加砝碼時要注意安全，防止砝碼因放置不穩(wěn)定而砸傷人。穩(wěn)定而砸傷人。 7.7.記下第一級荷載下固結(jié)穩(wěn)定后的讀數(shù)（考慮時記下第一級荷載下固結(jié)穩(wěn)定后的讀數(shù)（考慮時間問題我們每間問題我們每荷載荷載1010分鐘）。每級荷載經(jīng)分鐘）。每級荷載經(jīng)1 1分、分、

9、5 5分、分、1010分鐘分別記下百分表讀數(shù)，讀數(shù)精確到分鐘分別記下百分表讀數(shù)，讀數(shù)精確到0.01mm0.01mm。然后再施加下一級荷載，以此類推直到第四級荷載然后再施加下一級荷載，以此類推直到第四級荷載施加完畢，記錄百分表讀數(shù)施加完畢，記錄百分表讀數(shù)R1R1、R2R2、R3R3、R4R4。 8. 8.實驗結(jié)束后，必須先移開百分表。然后卸實驗結(jié)束后，必須先移開百分表。然后卸掉砝碼，升起加壓框架，移出固結(jié)儀容器，取出掉砝碼，升起加壓框架，移出固結(jié)儀容器，取出帶環(huán)刀的試樣，測定其質(zhì)量和含水率，最后將儀帶環(huán)刀的試樣，測定其質(zhì)量和含水率，最后將儀器擦干凈。器擦干凈。 1. 1. 計算實驗前孔隙比計算實

10、驗前孔隙比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?。ㄋ拿芏?，一般取（=1=1克克/ /厘米厘米3 3）；）； 0 0 實驗開始時試樣的含水率（實驗開始時試樣的含水率（% %）；）； 0 0 實驗開始時試樣的密度（克實驗開始時試樣的密度（克/ /厘米厘米3 3）。）。1)01.01(000wGews五、實驗結(jié)果的整理五、實驗結(jié)果的整理w 2. 2. 計算各級壓力下固結(jié)穩(wěn)定時的孔隙比計算各級壓力下固結(jié)穩(wěn)定時的孔隙比e ei i：式中：式中： e e0 0 實驗前試樣孔隙比；實驗前試樣孔隙比； h hi i某級壓力下試樣高度變化（某級壓力下試樣高度變化（mm

11、mm）。）。 h h0 0 試樣原始高度（即環(huán)刀高試樣原始高度（即環(huán)刀高20mm20mm）。）。)1 (000ehheeii4. 4. 以以P P為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，e e為縱坐標(biāo)，繪制為縱坐標(biāo)，繪制e ep p曲線。曲線。0100200300400垂直壓力P(kPa)孔隙比ee050e - Pe - P曲線曲線0100200 3004000.60.70.80.91.0e ea a1-21-2（即（即P P為為100100KPaKPa、200200KPaKPa時計算的壓時計算的壓縮系數(shù)）常用作比縮系數(shù)）常用作比較土的壓縮性大小較土的壓縮性大小土的類別土的類別a1-2 (MPa-1)高壓縮性土高壓縮性土0.5中壓縮性土中壓縮性土0.1-0.5低壓縮性土低壓縮性土0.1e P ea P 5.計算計算壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a注意事項注意事項 注意放置砝碼時，開口錯位，輕拿輕放，以注意放置砝碼時，開口錯位，輕拿輕放，以免傷人。免傷人。 百分表很容易損害，請同學(xué)們一定要按實驗