《土工試驗(yàn)與檢測》課件-項(xiàng)目11 土的壓縮（固結(jié)）試驗(yàn)

AnhuiWaterConservancyTechnicalCollege01概述（試驗(yàn)?zāi)康模?2試驗(yàn)儀器03試驗(yàn)原理04試驗(yàn)分類05試驗(yàn)步驟06試驗(yàn)注意事項(xiàng)07試驗(yàn)成果整理目錄0８工程應(yīng)用0９試驗(yàn)依據(jù)規(guī)程項(xiàng)目11土的壓縮（固結(jié)）試驗(yàn)一、概述1、試驗(yàn)?zāi)康臏y定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的變形與壓力的關(guān)系。1由測得的各關(guān)系曲線計(jì)算土的壓縮系數(shù)av、壓縮模量Es、壓縮指數(shù)Cc、回彈指數(shù)Cs、固結(jié)系數(shù)Cv、地基的滲透系數(shù)k及土的先期固結(jié)壓力Pc等，測定項(xiàng)目視工程需要而定。2利用壓縮試驗(yàn)所得的參數(shù)計(jì)算地基基礎(chǔ)的變形量，預(yù)估地基承載力。3壓縮性的概念一、概述2、土樣要求土樣應(yīng)為飽和的細(xì)粒土。當(dāng)只進(jìn)行壓縮試驗(yàn)時(shí)，可用于非飽和土。1滲透性較大的細(xì)粒土，可進(jìn)行快速固結(jié)試驗(yàn)。2二、試驗(yàn)儀器1、固結(jié)儀由環(huán)刀、護(hù)環(huán)、透水石、水槽、加壓上蓋、量表架等組成。試樣面積有30cm2和50cm2，高2cm。1-量表架；2-鋼珠；3-加壓上蓋；4-透水石；5-試樣；6-環(huán)刀；7-護(hù)環(huán)；8-水槽固結(jié)儀示意圖二、試驗(yàn)儀器2、加壓設(shè)備采用杠桿式加壓設(shè)備，應(yīng)能垂直地在瞬間施加各級(jí)規(guī)定的壓力，且沒有沖擊力。3、變形量測設(shè)備量程10mm，最小分度值為0.01mm的百分表或準(zhǔn)確度為全量程0.2%的位移傳感器。4、其他天平、秒表、烘箱、鋼絲鋸、刮土刀、鋁盒等。三、試驗(yàn)原理Vv＝e0Vs＝1H0/(1+e0)Vv＝eVs＝1H1/(1+e)pH1s土樣在壓縮前后變形量為s，整個(gè)過程中土粒體積和底面積不變土粒高度在受壓前后不變整理其中根據(jù)不同壓力p作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制e-p曲線，為壓縮曲線四、試驗(yàn)分類固結(jié)試驗(yàn)中，后一級(jí)壓力的施加均是在前一級(jí)荷載下壓縮達(dá)到穩(wěn)定后施加的，但所謂穩(wěn)定是相對(duì)的，按照穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的不同，通常將固結(jié)試驗(yàn)分為兩類：1、標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)每級(jí)壓力下持續(xù)24h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(jí)壓力。這是各類規(guī)范的常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)某些滲透系數(shù)大于10cm/s的粘性土，以1h內(nèi)試樣變形量不大于0.005mm作為相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果能夠滿足工程要求。2、快速固結(jié)在各級(jí)壓力下，壓縮時(shí)間規(guī)定為1h，僅在最后一級(jí)壓力下，除測記1h變形量外，還需測讀達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)(24h)時(shí)的變形量。在整理資料時(shí)，根據(jù)最后一級(jí)變形量，校正前幾級(jí)壓力下的變形量。當(dāng)試驗(yàn)要求精度不高時(shí)，可采用快速壓縮法。五、試驗(yàn)步驟1、試樣制備切取試樣：（1）根據(jù)工程需要切取原狀土樣或制備所需濕度密度的擾動(dòng)土樣。切取原狀土樣時(shí)，應(yīng)使試樣在試驗(yàn)時(shí)的受壓情況與天然土層受外荷載方向一致。（2）用鋼絲鋸將土樣修成略大于環(huán)刀直徑的土柱。然后用手輕輕將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊修，直至環(huán)刀裝滿土樣為止。再用刮刀修平兩端，同時(shí)注意刮平試樣時(shí)，不得用刮刀往復(fù)涂沫土面。在切削過程中，應(yīng)細(xì)心觀察試樣并記錄其層次、顏色和有無雜質(zhì)等。1測定試樣密度：擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀與土總質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.1g，并在余土中取代表性土樣測定其含水率。試樣需要飽和時(shí)，應(yīng)進(jìn)行抽氣飽和。2五、試驗(yàn)步驟2、試驗(yàn)步驟安裝試樣：將準(zhǔn)備好試樣的環(huán)刀外壁擦凈，將刀口向下放入護(hù)環(huán)內(nèi)。底板上放入下透水石、濾紙。將護(hù)環(huán)與試樣一起放入容器內(nèi)，土樣上面覆濾紙、上透水石，然后放下加壓導(dǎo)環(huán)和傳壓活塞，使各部密切接觸，保持平穩(wěn)。1檢查設(shè)備：檢查加壓設(shè)備是否靈敏，調(diào)整杠桿使之水平。2安裝量表：將裝好試樣的壓縮容器放在加壓臺(tái)的正中，將傳壓鋼珠與加壓橫梁的凹穴相連接。然后裝上量表，調(diào)節(jié)量表?xiàng)U頭使其可伸長的長度不小于8mm，并檢查量表是否靈活和垂直（在教學(xué)試驗(yàn)中，學(xué)生應(yīng)先練習(xí)量表讀數(shù)）。3五、試驗(yàn)步驟2、試驗(yàn)步驟施加預(yù)壓：為確保壓縮儀各部位接觸良好，施加1kPa的預(yù)壓荷重，然后調(diào)整量表讀數(shù)至零處。4加壓記錄：（1）去掉預(yù)壓荷載，立即加第一級(jí)荷載。加砝碼時(shí)應(yīng)避免沖擊和搖晃，在加上砝碼的同時(shí)，立即開動(dòng)秒表。荷載等級(jí)一般規(guī)定為50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa和600kPa。根據(jù)土的軟硬程度，第一級(jí)荷載可考慮用25kPa。如需進(jìn)行高壓固結(jié)，則壓力可增加至800kPa、1600kPa和3200kPa。最后一級(jí)的壓力應(yīng)大于上覆土層的計(jì)算壓力100kPa～200kPa。（2）對(duì)于飽和試樣，則在施加第一級(jí)荷載后，立即向容器中注水至滿。對(duì)于非飽和試樣，須以濕棉紗圍住上下透水面四周，避免水分蒸發(fā)。5五、試驗(yàn)步驟2、試驗(yàn)步驟加壓記錄：（3）如需測定沉降速率、固結(jié)系數(shù)等指標(biāo)，一般按0s、15s、1min、2min、4min、6min、9min、l2min、16min、20min、25min、35min、45min、60min、90min、2h、4h、10h、23h、24h，至穩(wěn)定為止。固結(jié)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)是最后1h變形量不超過0.01mm。（4）當(dāng)不需測定沉降速度時(shí)，則施加每級(jí)壓力后24h。測記壓縮穩(wěn)定讀數(shù)后，施加第二級(jí)荷重。依次逐級(jí)加荷至試驗(yàn)結(jié)束。注：測定沉降速率僅適用于飽和土。5五、試驗(yàn)步驟2、試驗(yàn)步驟加壓記錄：（5）對(duì)于快速固結(jié)試驗(yàn)，各級(jí)荷載下的壓縮時(shí)間規(guī)定為1h（教學(xué)試驗(yàn)采用快速固結(jié)試驗(yàn)，可另行假定穩(wěn)定時(shí)間），最后一級(jí)荷載下加讀到穩(wěn)定沉降時(shí)的讀數(shù)。固結(jié)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)是最后1h變形量不超過0.01mm。（6）試驗(yàn)結(jié)束后拆除儀器，小心取出完整土樣，稱其質(zhì)量，并測定其終結(jié)含水率（如不需要測定試驗(yàn)后的飽和度，則不必測定終結(jié)含水率），并將儀器洗干凈。5六、試驗(yàn)注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)首先裝好試樣，再安裝量表。在裝量表的過程中，小指針需調(diào)至整數(shù)位，大指針調(diào)至零，量表?xiàng)U頭要有一定的伸縮范圍，固定在量表架上。1加荷時(shí)，應(yīng)按順序加砝碼；試驗(yàn)中不要震動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以免指針產(chǎn)生移動(dòng)。2七、試驗(yàn)成果整理1、計(jì)算試樣的初始孔隙比Gs—土粒比重；ρw—水的密度，g/cm3；ω0—試樣起始含水率，％；ρ0—試樣起始密度，g/cm3；2、計(jì)算各級(jí)荷重下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比ei

七、試驗(yàn)成果整理3、繪制壓縮曲線以孔隙比e為縱坐標(biāo)，壓力p為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比與壓力的關(guān)系曲線（如圖所示），并求出壓縮系數(shù)a與壓縮模量Es。4、計(jì)算各級(jí)荷重下的壓縮系數(shù)a和壓縮模量Espi—

某一級(jí)荷重值，MPa。七、試驗(yàn)成果整理5、試驗(yàn)記錄八、工程應(yīng)用工程應(yīng)用1、工程中一般采用100~200kPa壓力區(qū)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2來評(píng)價(jià)土的壓縮性。即：a1-2＜0.1MPa-1

為低壓縮性土；0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1

為中壓縮性土；a1-2≥0.5MPa-1為高壓縮性土。2、另一種表示土壓縮性的指標(biāo)，Es越小，土的壓縮性越高。一般認(rèn)為：Es＜4MPa為高壓縮性土；Es＞15MPa為低壓縮性土；Es=