最新土的压缩试验及各类指标
3 土的压缩性及沉降
研究饱和粘土在一定
压力作用下的沉降随
时间变化的规律。
饱和粘土的渗透固结和太沙基一维固结理论
平均总沉降 （一）分层总和法； （二）规范法；(应力面积法)
（一）分层总和法----把土层分成许多薄层，分别计算 每个薄层的压缩变形量，最后叠加而成总 沉降。
假定：土层在自重压力作用下沉降早已完成；p 在荷载应力作用下，土层只产生垂直变形，无 侧向膨胀； a或Es 采用基底中心点下的附加应力计算地基的变形 量； p k p 计算一定深度内的沉降量；（压缩层厚度）
E0
p
压缩层厚度hc的确定方法：
hc
自重应力qz 5 z (软弱地基 10 z )
z 0.2qz (软弱地基0.1qz )
建筑地基基础设计规范推荐方法
b
hc
Z
试算： 1）确定 hc ，计算 hc 深度范 围内的总变形量S 2）根据基础宽度b 确定 z （查表4-4），计算 z 厚 的土层变形量 S 要求满足 S 0.025 S 否则调整 hc 大小再验算
103 68.6 46.1 32.3 23.6 1
81.6 88.4
21.1 16.5
e1 e2 s h0 1 e1
粉土
建筑地基基础设计规范
_ _ p0 S s Si s [ zi i z(i 1) (i 1) ] i 1 Esi
土的压缩系数：
e a p
(m 2 / kN或kPa1 ）
a 1-2
压缩曲线
压缩模量Es（kPa、MPa）与压缩系数a的关系：
E s1- 2
1 e0 a1 2
e1 e2 Cc 压缩指数Cc p2 lo g p1
土的经验参数（物理指标、压缩、变形模量、剪切强度）
⼟的经验参数（物理指标、压缩、变形模量、剪切强度）有关⼟的经验参数⼀、原状⼟物理性质指标变化范围原状⼟物理性质指标变化范围，见表3-3-28。
注：粘砂⼟3＜I p≤7；砂粘⼟7＜I p≤17⼆、⼟的平均物理、⼒学性质指标，见表3-3-29。
⼟的平均物理、⼒学性质指标，见表3-3-29。
注：①平均⽐重采取：砂——2.66；粘砂⼟——2.70；砂粘⼟——2.71；粘⼟——2.74；②粗砂和中砂的E 0值适⽤于不均匀系数C u = = 3者，当C u ＞5时应按表中所列值减少。
C u 为中间值时E 0 值按内插法确定；③对于地基稳定计算，采⽤⼈摩擦⾓φ的计算值低于标准值2°。
1060d d 32三、⼟的压缩模量⼀般范围值⼟的压缩模量⼀般范围值，见表3-3-3-。
注：砂粘⼟7＜I p≤7；粘⼟I p＞17四、粘性⼟剪强度参考值粘性⼟抗剪强度参考值，见表3-3-31。
注：粘砂⼟3＜I p≤7；砂粘⼟7＜I p≤7；粘⼟I p＞17五、⼟的侧压⼒系数（ξ）和泊松⽐（u）参考值注：粘⼟I p＞17；粉质粘⼟10＜I p≤17；I p≤10五、变形模量于压缩模量的关系变形模量E0是指⼟体在⽆侧限条件下应⼒与应变之⽐，其中的应变包含弹性应变和塑性应变两部分。
因此，变形模量较弹性模量E⼩，通常在⼟与基础的共同作⽤分析中⽤变形模量E。
变形模量⼀般是通过现场载荷试验确定，⼀些地⽅通过静⼒触探、标贯试验与变形模量建⽴了经验公式。
压缩模量Es是在侧限条件下应⼒与应变的⽐值，是通过室内试验获取的参数。
两者的关系：对于软⼟E0近似等于Es；较硬⼟层，E0=βEs，β=2～8，⼟愈坚硬，倍数愈⼤。
土的压缩性指标
e2 log
p1
Cc 越大，土的压缩性越高；
Cc 0.2 低压缩性土； Cc 0.4 高压缩性土。
土的压缩性指标
e log p
土的压缩性指标
3.压缩模量Es（侧限压缩模量）
竖向应力
p1 c
Es 竖向应变
e1
ΔpzLeabharlann Vs 11 e1 1 e2 H1 H1 H
压缩前
p2 p1 p
1.以载荷试验测定土的变形模量
载荷试验成果：
反算变形模量：
s
1
E0
2
b p0
E0
1 2
s1
b p1
s1取比例界限p1相对应的
沉降，若无直线段，则
对高压缩性土取s1=0.002b
及其对应的p；对低压缩
s 性土取 1=(0.01~0.015)b及
其对应的p。
土的压缩性指标
2. Es与E0关系
侧限条件下取一微元体:
增加到 p 200kPa所得的压缩系数 a12 来评定土的压
缩性。
a1-2<0.1 MPa-1 0.1≤a1-2<0.5 MPa-1 a1-2≥0.5 MPa-1
属低压缩性土。 属中压缩性土。 属高压缩性土。
压缩指数：
e log p 曲线的后半段接近
直线，其斜率称为压缩指数：
Cc
log
e1 p2
压缩系数：
式中： a tan e e1 e2
p p2 p1
a:土的压缩系数，kPa 1或MPa 1
p1：一般指土中自重应力 p2：自重应力加附加应力 e1：相应于p1下压缩稳定后的孔隙 比 e2：相应于p2下压缩稳定后的孔隙 比
土的压缩性指标
41～43压缩试验与压缩性指标
4.2 土的压缩特性
土体的压缩从宏观上看应是土颗粒、水、气三相压 缩量以及从土体中排出的水、气量的总和。不过，试验 研究表明，在一般压力（ 100~600kPa）作用下，土颗粒 和水的压缩占土体总压缩量的比例很小以致完全可以忽 略不计。故可认为土的压缩是土中孔隙体积的减少。 对非饱和土：土的压缩就是土中部分孔隙气的压缩 以及部分孔隙水和气的排出。 对于饱和土：土的压缩就是土中部分孔隙水的排出。
4.2.3 土的压缩模量和体积压缩系数
3.变形模量E0
变形模量
除土的压缩系数、压缩指数、压缩模量、体积压缩系数外，表征土的 压缩性的指标还有土的变形模量E0 ，其定义是土在无侧限条件下的竖向 应力增量与相应竖向应变增量之比，即：
E0
z z
（5-7）
可见土的变形模量 E0 与弹性力学中材料的杨氏模量 E的定义相同。 所以在弹性公式中应该用变形模量而不是压缩模量。 然而，与连续介质弹性材料不同，土的变形模量与试验条件，尤 其是排水条件密切相关。对于不同的排水条件， E0具有不同的值。这 与弹性力学不同，故取名为变形模量。
p (1 e1 )( p2 p1 ) 1 e1 Es z e1 e2 a
可见，土的压缩系数越大，土的压缩模量就越小。故Es 越小，则土的压缩性越高。
4.2.3 土的压缩模量和体积压缩系数
2.体积压缩系数
体积压缩系数
体积压缩系数mv：土在完全侧限条件下体积应变增量与压 力增量之比，即：
样压缩稳定时的孔隙比与相应压力的关系。
绘制压缩曲线，须先求得对应于各级压力的孔隙比。
4.2.1 土的压缩试验和压缩曲线
由实测稳定压缩量计算孔隙比的方法如下：
求孔隙比e2
土的压缩固结试验
范围的压缩性，即：
a = tanα = − Δe = e1−e2
Δp p − p
2
1
式中， a 为土的压缩系数(MPa-1)
(7 − 3) ，压缩系数愈大，土的压缩性愈高。
图 7-3 由压缩曲线确定压缩指标
从图 7-3a)还可以看出，压缩系数a 值与土所受的荷载大小有关。为了便于 比较，一般采用压力间隔p1=100kPa 至 p2=200kPa 时对应的压缩系数a1-2 来评 价土的压缩性。
(8) 对于饱和试样，在试样受第一级荷重后，应立即向固结容器的水槽中注 水浸没试样，而对于非饱和土样，须用湿棉纱或湿海绵覆盖于加压盖板四周，避 免水分蒸发。
⑼ 当试验结束时，应先排队固结容器内水分，然后拆除容器内各部件，取 出带环刀的土样，必要时，揩干试样两端和环刀外壁上的水分，测定试验后的密 度和含水量。 3. 成果整理
0
量，ρ0 为土样的初始密度(g/cm3)，ρw为水的密度(g/cm3) 。
如此，根据式(7-2)即可得到各级荷载 p 下对应的孔隙比 e ，从而可绘制出
土的 e-p 曲线及 e-lgp 曲线等。
1. e-p 曲线及有关指标
图 7-2 土的压缩曲线 通常将由固结试验得到的 e-p 关系，采用普通直角坐标系绘制成如图(7-2) 所示的 e-p 曲线。 (1) 压缩系数 a 从图(7-2)可以看出，由于软粘土的压缩性大，当发生压力变化 Δp 时，则相 应的孔隙比的变化 Δe 也大，因而曲线就比较陡；反之，像密实砂土的压缩性小， 当发生相同压力变化 Δp 时，相应的孔隙比的变化 Δe 就小，因而曲线比较平缓， 因此，土的压缩性的大小可用 e-p 曲线的斜量来反映。 如图(7-2)所示，设压力由p1 增至 p2 ，相应的孔隙比由e1 减小到e2 ，当 压力变化范围不大时，可将该压力范围的曲线用割线来代替，并用割线的斜量来 表示土在这一段压力
土的压缩实验报告
土的压缩实验报告土力学实验报告实验五侧限压缩试验一、概述土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的性能。
在工程中所遇到的压力(通常在16kg/cm2以内)作用下，土的压缩可以认为只是由于土中孔隙体积的缩小所致(此时孔隙中的水或气体将被部分排出)，至于土粒与水两者本身的压缩性则极微小，可不考虑。
压缩试验是为了测定土的压缩性，根据试验结果绘制出孔隙比与压力的关系曲线(压缩曲线)，由曲线确定土在指定荷载变化范围内的压缩系数和压缩模量。
二、仪器设备1、小型固结仪:包括压缩容器和加压设备两部分，环刀(内径Ф61.8mm，高20mm，面积30cm2)，单位面积最大压力4kg/cm2;杠杆比1:10。
2、测微表:量程10mm，精度0.01mm。
3、天平，最小分度值0.01g及0.1g各一架。
图6-1 固结仪示意图1-水槽 2-护环 3-环刀 4-导环 5-透水石 6-加压上盖 7-位移计导杆 8-位移计架 9-试样4、毛玻璃板、滤纸、钢丝锯、秒表、烘箱、削土刀、凡士林、透水石等。
三、操作步骤1、按工程需要选择面积为30cm2的切土环刀，环刀内壁涂上一薄层凡士林，刀口应向下放在原状土或人工制备的扰动土上，切取原状土样时应与天然状态时垂直方向一致。
2、小心边压边削，注意避免环刀偏心入土，应使整个土样进入环刀并凸出环刀为止，然后用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平，擦净环刀外壁。
3、测定土样密度，并在余土中取代表性土样测定其含水率，然后用圆玻璃片将环刀两端盖上，防止水分蒸发。
4、在固结仪的固结容器内装上带有试样的切土环刀(刀口向下)，在土样两端应贴上洁净而润湿的滤纸，放上透水石，然后放入加压导环和加压板以及定向钢球。
5、检查各部分连接处是否转动灵活;然后平衡加压部分(此项工作由实验室代做)。
即转动平衡锤，目测上杠杆水平时，将装有土样的压缩部件放到框架内上横梁下，直至压缩部件之球柱与上横梁压帽之圆弧中心微接触。
6、横梁与球柱接触后，插入活塞杆，装上测微表，使测微表表脚接触活塞杆顶面，并调节表脚，使其上的短针正好对准6字，再将测微表上的长针调整到零，读测微表初读数R0。
研究土压缩性的试验及指标
第二节 研究土压缩性的试验及指标一、室内侧限压缩试验及压缩模量土的压缩性是指在压力作用下体积压缩小的性能。
从理论上，土的压缩变形可能是：（1）土粒本身的压缩变形；（2）孔隙中不同形态的水和气体的压缩变形；（3）孔隙中水和气体有一部分被挤出，土的颗粒相互靠拢使孔隙体积减小。
土的固结——土体在压力作用下其压缩量随时间增长的过程。
侧限压缩试验分为：（1）慢速压缩试验法；（2）快速压缩试验法侧限——限制土样侧向变形，通过金属环刀来实现。
试验目的——研究测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的各项压缩指标。
试验设备——固结仪。
（一）e －p 曲线及有关指标要绘制e －p 曲线，就必须求出各级压力作用下的孔隙比——e 。
如何求e ？看示意图：设试样截面积为A ，压缩前孔隙体积为0v V ，土粒体积为0s V ，土样高度为0H ，孔隙比为0e （已测出）。
压缩稳定后的孔隙体积为v V ，土粒体积为s V ，土样高度为H H H ∆-='0，孔隙比为e ，H Λ为某级压力下样式高度变化（可以测出）。
依侧限压缩试验原理可知：土样压缩前后试样截面积A 不变，s s V V =0，则有：e H H e H +Λ-+=11000则可得：)1(000e H H e e +Λ-= 利用上式计算各级荷载P 作用下达到的稳定孔隙比e ，可绘制如图4-3所示的e －p 曲线，该曲线亦被称为压缩曲线。
1、压缩系数αdp de -=α ——压缩系数，MP a －1，负号表e 随P 的增长而减小。
当压力变化范围不大时，土的压缩曲线可近似用图4-4中的M 1M 2割线代替。
1221p p e e p e --=∆∆-=α P 1——增压前使试样压缩稳定的压力强度，一般指地基中某深处土中原有的竖向自重应 力，kPa ；P 2——增压后使试样所受的压力强度，一般为地基某深处自重应力与附加应力之和， kPa ；e 1 、e 2 ——分别为增压前后在P 1 、P 2 作用下压缩稳定时的孔隙比。
41～43压缩试验与压缩性指标
2. 描述：在压缩试验过程中加压至某值 pb (图5-6(a)中b点)后逐级卸压， 土样即回弹。绘制相应的孔隙比与压力的关系曲线，称为回弹曲线， 如图中bc段所示。由于土体不是弹性体，故卸压后土样在压力 pb 作 用下发生的总压缩变形（即与 e0-eb 相当的压缩量）并不能完全恢复， 而只能恢复其一部分。可恢复的这部分变形（即与 ec-eb 相当的压缩 量）是弹性变形，不可恢复的变形（即与 e0-ec 相当的压缩量）则称 为残余变形。如卸压后又重新逐级加压至 pf ，则相应的孔隙比与压 力的关系曲线段称为再压缩曲线，如图中 cdf 所示。试验研究表明， 再压缩曲线段 df 与原压缩曲线 ab 之间的连接一般是光滑的，即 df 段与土样未经卸压和再压而直接逐级加压至 pf 的压缩曲线 abf 是基 本重合的。同样，也可在半对数坐标上绘制土的回弹曲线和再压缩 曲线，如图5-6(b)所示。
Es与E0
（5-8）
在侧限（一维）条件下：
所以： x 0 x y z
y 0 y x z
（5-9）
x y
z K 0 z 1
4.2.3 土的压缩模量和体积压缩系数
故有：
Es与E0
（5-10）
4.2 土的压缩特性
土体的压缩从宏观上看应是土颗粒、水、气三相压 缩量以及从土体中排出的水、气量的总和。不过，试验 研究表明，在一般压力（ 100~600kPa）作用下，土颗粒 和水的压缩占土体总压缩量的比例很小以致完全可以忽 略不计。故可认为土的压缩是土中孔隙体积的减少。 对非饱和土：土的压缩就是土中部分孔隙气的压缩 以及部分孔隙水和气的排出。 对于饱和土：土的压缩就是土中部分孔隙水的排出。
土的压缩试验及各类指标
(1) 土体的变形是由可恢复的弹
性变形和不可恢复的塑性变形
两部份组成
(2) 回 弹 曲 线 和 再 压 线 曲 线 构 成 一迴滞环，土体不是完全弹性
体的又一表征；
(3) 回 弹 和 再 压 缩 曲 线 比 压 缩 曲 线平缓得多。
(4)当再加荷时的压力超过b点， 再压缩曲线就趋于初始压缩曲
线的延长线。
A
7
•施加荷载，静置至变形稳定 •逐级加大荷载
试验结果：
P
Se
e0
p2
p1
t
e1 e2 s2
s3
s1
e3
t
测定： 轴向应力 轴向变形
A
百分表
透水石
传压板 水槽 环刀 内环
试样
8
A
9
试验资料处理：
设Vs=1, 由三相图可得:
施加/前试件中的固体体积Vs:
1
Vs
1e0
H0 A
(a)
e
e0 e
孔隙
1/mv
1
A
17
(2)、e ～lgP 曲线
e～P 曲线缺点：压力区间较小
e
0.9 0.8
特点：有一段较长的直线段
0.7
0.6
100
1000 lgP
A
18
(2)、e ～ lgP 曲线
对直线段：
e
1
0.9
Cc
Cc
e (lg ')
0.8
0.7
压缩指数
0.6
压缩指数的单位问题
100
1000 lgP
A
19
1.0
0.9
0.8 e '
0.7
土的直接剪切实验和土的压缩试验
土木实验实训试验一：直接剪切实验一、基本原理土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
该试验是将同一种土的几个试样分别在不同的垂直压力作用下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，得到破坏时的剪应力，然后根据库仑定律，确定土的抗剪强度指标:内摩擦角和凝聚力。
二、剪切类型直接剪切试验，英文direct shear test，属于工程地质学词汇，即根据剪切时排水条件，直接剪切试验方法可分为快剪(不排水剪)、慢剪(排水剪)及固结快剪(固结不排水剪)等。
按施加剪力的方式不同，直接剪切仪分应变控制式和应力控制式两种。
前者是通过弹性钢环变形控制剪切位移的速率。
后者是通过杠杆用砝码控制施加剪应力的速率，测相应的剪切位移。
目前多用应变控制式，应力控制式只适用于作慢剪及长期强度试验。
慢剪(排水剪)适用于细粒土;固结快剪(固结不排水剪)适用于渗透系数小于l0 cm/s的细粒土;快剪(不排水剪)适用于渗透系数小于10cm/s的细粒土。
三、剪切实验1．慢剪(1)本试验方法适用于细粒土。
(2)本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定:①应变控制式直剪仪:由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统组成。
②环刀:内径61.8mm，高度20mm。
③位移量测设备:量程为10mm，分度值为0.01mm的百分表或准确度为全量程0.2 %的传感器。
(3) 慢剪试验，应按下列步骤进行:①原状土试样制备，应按"试样制备"第4条的步骤进行，扰动±试样制备按"试样制备"第6条的步骤进行，每组试样不得少于4 个。
②对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水板和滤纸，将带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上放滤纸和透水板，将试样小心地推入剪切盒内。
注:透水板和滤纸的湿度接近试样的湿度。
③移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次放上传压板、加压框架，安装垂直位移和水平位移量测装置，并调至零位或测记初读数。
土的经验参数(物理指标、压缩、变形模量、剪切强度)
土的经验参数(物理指标、压缩、变形模量、剪切强度)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN有关土的经验参数一、原状土物理性质指标变化范围原状土物理性质指标变化范围，见表3-3-28。
注：粘砂土3＜I p≤7；砂粘土 7＜I p≤17二、土的平均物理、力学性质指标，见表3-3-29。
土的平均物理、力学性质指标，见表3-3-29。
注：①平均比重采取：砂——2.66；粘砂土——2.70；砂粘土——2.71；粘土——2.74；②粗砂和中砂的E 0值适用于不均匀系数C u = = 3者，当C u ＞5时应按表中所列值减少 。
C u为中间值时E 0 值按内插法确定；③对于地基稳定计算，采用人摩擦角φ的计算值低于标准值2°。
1060d d 32三、土的压缩模量一般范围值土的压缩模量一般范围值，见表3-3-3-。
注：砂粘土7＜I p≤7；粘土I p＞17四、粘性土剪强度参考值粘性土抗剪强度参考值，见表3-3-31。
注：粘砂土3＜I p≤7；砂粘土7＜I p≤7；粘土I p＞17五、土的侧压力系数（ξ）和泊松比（u）参考值注：粘土I p＞17；粉质粘土10＜I p≤17；I p≤10五、变形模量于压缩模量的关系变形模量E0是指土体在无侧限条件下应力与应变之比，其中的应变包含弹性应变和塑性应变两部分。
因此，变形模量较弹性模量E小，通常在土与基础的共同作用分析中用变形模量E。
变形模量一般是通过现场载荷试验确定，一些地方通过静力触探、标贯试验与变形模量建立了经验公式。
压缩模量Es是在侧限条件下应力与应变的比值，是通过室内试验获取的参数。
两者的关系：对于软土E0近似等于Es；较硬土层，E0=βEs，β=2～8，土愈坚硬，倍数愈大。
土的经验参数(物理指标、压缩、变形模量、剪切强度)
有关土的经验参数一、原状土物理性质指标变化范围原状土物理性质指标变化范围，见表3-3-28。
注：粘砂土3＜I p≤7；砂粘土7＜I p≤17二、土的平均物理、力学性质指标，见表3-3-29。
土的平均物理、力学性质指标，见表3-3-29。
注：①平均比重采取：砂——2.66；粘砂土——2.70；砂粘土——2.71；粘土——2.74；②粗砂和中砂的E 0值适用于不均匀系数C u ==3者，当C u ＞5时应按表中所列值减少。
C u 为中间值时E 0值按内插法确定；③对于地基稳定计算，采用人摩擦角φ的计算值低于标准值2°。
三、土的压缩模量一般范围值土的压缩模量一般范围值，见表3-3-3-。
1060d d 32注：砂粘土7＜I p≤7；粘土I p＞17四、粘性土剪强度参考值粘性土抗剪强度参考值，见表3-3-31。
注：粘砂土3＜I p≤7；砂粘土7＜I p≤7；粘土I p＞17五、土的侧压力系数（ξ）和泊松比（u）参考值注：粘土I p＞17；粉质粘土10＜I p≤17；I p≤10五、变形模量于压缩模量的关系变形模量E0是指土体在无侧限条件下应力与应变之比，其中的应变包含弹性应变和塑性应变两部分。
因此，变形模量较弹性模量E小，通常在土与基础的共同作用分析中用变形模量E。
变形模量一般是通过现场载荷试验确定，一些地方通过静力触探、标贯试验与变形模量建立了经验公式。
压缩模量Es是在侧限条件下应力与应变的比值，是通过室内试验获取的参数。
两者的关系：对于软土E0近似等于Es；较硬土层，E0=βEs，β=2～8，土愈坚硬，倍数愈大。
土的压缩试验及各类指标
一般研究土中某点由原来的自重应力p1增加到外荷作用下的土中应力p2 (自重应力与附加应力之和)这一压力间隔所表征的压缩性时，土的压缩性可用割线斜率代替。
P
0
100
200
300
400
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
e
a1-2常用作比较土的压缩性大小
土的类别
a1-2 (MPa-1)
高压缩性土
≥0.5
中压缩性土
2、变形模量：无侧限条件下
ΔσZ
εZ
线弹性体
加载
E
1
单位：KPa ,MPa
Δσ
ε
εp
εe
卸载
变形模量又分为： 切线变形模量Et 割线变形模量Ese 初始变形模量Ei
割线
变形模量：E
（对土体而言）
弹性模量：E
（对弹性材料而言）
变形模量与弹性模量的关系：
泊松比:
02.
elgp曲线、 elnp曲线。
（1）e – P 曲线
0
100
200
300
400
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
e
P
压缩系数：曲线上任一点的切线斜率
0
100
200
300
400
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
e
Kpa-1，Mpa-1
压缩性不同的土，其压缩曲线的形状是不一样的。曲线愈陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高。
pcr
pu
S
荷载沉降曲线
P－S曲线分析：
1、o－a段：压密弹性变形阶段 2、a－b段：塑性变形（局部剪切）阶段 3、b－c段：破坏阶段
土压缩试验报告
土压缩试验报告1. 实验目的本实验的目的是通过对土壤的压缩试验，了解土壤的压缩性能，探究其压缩特性，并得出压缩指标参数。
2. 实验原理土壤的压缩试验是通过将一定数量的土壤样品放入压缩机中，施加一定的压力使其发生压缩变形，以观察土壤的压缩性能。
在实验中，我们使用了常见的固结仪进行土壤压缩试验。
实验中所使用的固结仪主要包括沉孔器、压力计、径向应变测量装置、位置标定仪等。
首先，通过沉孔器将采集到的土壤样品装入，并按照一定的装填密度进行填充。
接下来，开始施加压力，通过压力计测量施加的压力大小。
在土壤发生压缩变形的过程中，通过径向应变测量装置对土壤的变形进行监测，并使用位置标定仪对土壤的压缩高度进行测量。
3. 实验步骤3.1 样品制备首先，根据实验需要采集土壤样品，并将其经过筛网筛除大颗粒杂质。
然后，按照一定的质量比例调配出适量的试验样品。
3.2 沉孔器装填将调配好的试验样品用沉孔器装填，按照设定的装填密度进行填充，然后用杆压实土壤，以使得试验样品达到一定的密实度。
3.3 施加压力将装有土壤样品的沉孔器放入固结仪中，并施加开始压力。
在实验过程中，逐步增加压力，记录施加的压力与对应的时间。
3.4 土壤变形测量通过径向应变测量装置对土壤的径向应变进行实时监测，并记录下相应的变形数据。
同时，使用位置标定仪对土壤的压缩高度进行测量，并记录下每次压力增加后对应的压缩高度。
3.5 压缩指标计算根据实验所记录的数据，对土壤的压缩指标进行计算，包括土壤的压缩模量、压缩指数等。
4. 实验结果与分析通过对实验数据的处理和分析，得出了土壤的压缩指标结果。
根据实验所得数据，绘制压缩曲线。
根据曲线的拐点确定压缩模数，通过计算得出土壤的压缩模量为XXX MPa。
根据曲线的斜率确定压缩指数，通过计算得出土壤的压缩指数为XXX。
5. 结论通过本次土压缩试验，得出了土壤的压缩性能及压缩指标参数。
实验结果表明，本次采集的土壤样品具有一定的压缩性，且其压缩模量和压缩指数具有一定的数值特征。
土的三轴压缩试验
土的三轴压缩试验三轴压缩试验主要是用来测定土的抗剪强度，土的抗剪强度是土的一个重要力学性质，在计算地基承载力，评价地基稳定性，以及计算挡土墙的土压力时都要用到土的抗剪强度指标，因此正确的测定土的抗剪强度在工程上有非常重要的意义试验原理：三轴压缩试验最常用的是把土削成圆柱体，放到压力室内十三、三轴压缩试验提示：双击自动滚屏（一）试验目的三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种方法。
对堤坝填方、路堑、岸坡等是否稳定，挡土墙和建筑物地基是否能承受一定的荷载，都与土的抗剪强度有密切的关系。
（二）试验原理土的抗剪强度是土体抵抗破坏的极限能力，即土体在各向主应力的作用下，在某一应力面上的剪应力（τ）与法向应力（σ）之比达到某一比值，土体就将沿该面发生剪切破坏。
常规的三轴压缩试验是取4个圆柱体试样，分别在其四周施加不同的周围压力（即小主应力）σ3，随后逐渐增加轴向压力（即大主应力）σ1直至破坏为止。
根据破坏时的大主应力与小主应力分别绘制莫尔圆，莫尔圆的切线就是剪应力与法向应力的关系曲线。
三轴压缩试验适用于测定粘性土和砂性土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数，可分为不固结不排水试验（uu）；固结不排水试验（）和固结排水试验（CD）。
（三）试验设备1．三轴仪：包括轴向加压系统、压力室、周围压力系统、孔隙压力测量系统和试样变形量测系统等。
2．其它：击样器、饱和器、切土盘、分样器、承膜筒等。
（四）试验步骤1．切取土样：先用钢丝锯或切土刀切取一稍大于规定尺寸的土柱，放在切土架上，用钢丝锯或切土刀紧靠侧板，由上往下细心切削，边切削边转动圆盘，按规定的高度将两端削平、称量；并取余土测定试样的含水率。
2．试样饱和：试样有抽气饱和、水头饱和及反压力饱和三种方法，最常用的是抽气饱和。
即将试样装入饱和器内，放入真空缸内，与抽气机接通，开动抽气机，连续真空抽气2～4h，然后停止抽气，静止12h左右即可。
3．试样安装：将压力室底座的透水石与管路系统以及孔隙水测定装置充水并放上一张滤纸，然后再将套上乳胶膜的试样放在压力室的底座上，最后装上压力筒，并拧紧密封螺帽，同时使传压活塞与土样帽接触。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Bu3/3
试件上只施加 1 3 u1
对饱A 和 u土 1/ (1 ， 3)
有机玻璃罩
橡皮膜 压力水
轴向加压杆 测定：
顶帽 轴向应变
压力室 轴向应力
试
体变或孔隙水压力
样
透水石
排水管
量测体变或
阀门 孔隙水压力
类型 固结排水 固结不排水 不固结不排水
对直线段：
e
1
0.9
Cc
Cc
e (lg ')
0.8
0.7
压缩指数
0.6
压缩指数的单位问题
100
1000 lgP
压缩系数与压缩指数
Cc 是无量纲系数，同压缩系数a 一样，压缩 指数Cc值越大，土的压缩性越高。 虽然压缩系数a 和压缩指数Cc 都是反映土的压 缩性的指标，但是两者有所不同。前者随所取 的初始压力及压力增量的大小而异，而后者在 较高的压力范围内却是常量，不随压力而变。
一、侧限（单向）压缩试验：
单向固结仪：
应力状态： 1´＝ Z 2´＝K0 Z 3´＝K0 Z
应变特性： Z x=0 y=0
测定： 轴向应力 轴向变形
透水孔
• 杠杆式压缩仪： • 400～600kpa • 高压固结仪：
• 1600~5000kpa
百分表
透水石
传压板 水槽 环刀 内环
试样
•施加荷载，静置至变形稳定 •逐级加大荷载
侧向=0, A=A/, Vs= Vs/ 因此
试件横截面积A
三相草图
H 0 H 0S 1e0 1e
ee0(1e0)H S 0
ee0 (1e0)HS0
ei e0 (1e0)HSi0
(1): 各级压力与其相应的稳定孔隙比的关系
曲线，简称ep曲线。 (2): elgp曲线、 elnp曲线。
（1）e – P 曲线
再压缩试验时土体体积变化特征：
(1) 土体的变形是由可恢复的弹 性变形和不可恢复的塑性变形 两部份组成
(2) 回 弹 曲 线 和 再 压 线 曲 线 构 成 一迴滞环，土体不是完全弹性 体的又一表征；
(3) 回 弹 和 再 压 缩 曲 线 比 压 缩 曲 线平缓得多。
(4)当再加荷时的压力超过b点， 再压缩曲线就趋于初始压缩曲 线的延长线。
• 剪切变形 ： 主要由剪应力引起，当剪应力超 过一定限度时，土体将产生剪切破坏，此时 的变形将不断发展。
建筑物通过基础将荷载传给地基， 在地基内部将产生应力和变形，从而引 起建筑物基础的沉降。
地基、基础设计的变形原则： S≤［S］
•通常在地基中是不允许发生大范围剪切破坏。
地基沉降的组成
总沉降 S ： 初始(瞬时)沉降Sd 固结沉降Sc 次固结沉降Ss S ＝Sd十Sc十Ss
0.6 0
100 200 300 400 P
一般研究土中某点由原来的自重应力p1增加到外 荷作用下的土中应力p2 (自重应力与附加应力之
和)这一压力间隔所表征的压缩性时，土的压缩
性可用割线斜率代替。
a e a1-2常用作比较土的
e
' 压缩性大小
1.0
0.9
0.8 e
'
0.7
土的类别 a1-2 (MPa-1)
土在完全侧限条件下的 竖向附加压应力与相应 的应变增量之比值 （MPa)。即：
低压缩性土
≥15
e
mv
1 Es
a 1e0
体积压缩系数 KPa-1 ，MPa-1
1.0
0.9
0.8 e
'
0.7
0.6 0
100 200 300 400 P
Es的倒数成为土的体 积压缩系数mv，表 示单位压应力变化
引起的单位体积变
试验结果：
P
测定： 轴向应力 轴向变形
Se
e0
p2
p1
t
e1
e2 s2
s3
s1
e3
t
百分表
透水石
传压板 水槽 环刀 内环
试样
试验资料处理：
设Vs=1, 由三相图可得:
施加/前试件中的固体体积Vs:
1
e
Vs
1 e0
H0 A
(a)
e0 e
孔隙
施加/后V/ s
11e(H0S)A/ (b1)
土粒
S
H0
弹性变形部分来自土颗粒和孔隙水的弹性变形、封闭 气体的压缩和溶解，以及薄膜水的变形等造成的变形。
塑性变形部分来自颗粒相互位移、土颗粒被压碎、孔 隙水和孔隙气体被排出等造成的变形。
应力-应变关系的假定
以某种粘土为例
z p
非线性弹塑性体
1 Ee
1 Es
z
e0 (1e0)
二、三轴压缩试验
1、试验目的： a、测定土的应力—应变关系和抗剪强度 b、测定土的孔压系数A、B
化。亦即：
单向压缩试验的各种参数的关系
指标
指标
a
mv
Es
a
1
mv(1+e0) (1+e0)/Es
mv
a/(1+e0)
1
1/Es
Es
(1+e0)/a 1/mv
1
(2)、e ～lgP 曲线
e～P 曲线缺点：压力区间较小
e
0.9 0.8
特点：有一段较长的直线段
0.7
0.6
100
1000 lgP
(2)、e ～ lgP 曲线
土的压缩试验及各类指标
土体产生压缩的原因：
(1)固体颗粒的压缩； (2)孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体 的溶解； (3)孔隙水和孔隙气体的排出；
纯水、固体颗粒的压缩量常可略不计； 土体压缩主要来自孔隙水和气的排出。
• 土体受力后引起的变形： • 体积变形 剪切变形
•
• 体积变形：主要由正应力引起，它只会使土 体压密、体积缩小，但不会导致土体破坏。
e
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6
0 100 200 300 400 P
ei
e0
(1e0)
Si H0
P
Se
e0
p2
p1
t
e1 e2 s 2
s3
s1
e3
t
压缩系数：曲线上任一点的切线斜率
e
a e '
1.0
0.9
0.8 e
'
0.7
Kpa-1，Mpa-1
压缩性不同的土，其压缩曲线的形 状是不一样的。曲线愈陡，说明随 着压力的增加，土孔隙比的减小愈 显著，因而土的压缩性愈高。
高压缩性 土
≥0.5
0.6 0
100 200 300 400 P
中压缩性
0.1～0.5
土
低压缩性 土
<0.1
e
1.0
0.9
Es
' z
侧限压缩模量,KPa ,MPa
e
z
1
e0
0.8 e
'
0.7
土的类别
0.6
高压0缩性10土0 200
ES (MPa) 300 <4040 P
中压缩性土
4～15
压缩模量：
迴滞环、割线与回弹指数：
1
e
Cc
0.9
0.8 1 Ce
0.7ห้องสมุดไป่ตู้
0.6
Ce
回弹指数（再压缩指数）
Ce << Cc， 一 般 粘 性 土 的 Cc 值 在 1.0 左右, Ce≈0.1-0.2Cc
100
1000 lgP
土体变形机理非常复杂 ，土体不是理想的弹塑 性体，而是具有弹性、 粘性、塑性的自然历史 的产物。