实验六 固结试验

实验六固结试验

一、试验目的：

固结试验是测定土体在外力作用下排水、排气、气泡压缩性质的一种测试方法。在一般情况下，土体承受三个主应力的作用，发生三相应变。压缩试验的目的在于测定试样在侧限和轴向排水条件下的变形和压力、变形和时间以及空隙比和压力间的关系，以便绘制压缩曲线，求得土的压缩系数a V、压缩模量E S、，以便来判断土的压缩性和进行变形计算。

二、实验方法：

正常慢固结试验、快速固结试验。本试验因时间关系用快速固结试验法。

三、试验原理：

试样装在厚壁金属容器内，上下各放透水石一块，然后在试样上分级施加垂直压力P。记录加压后不同时间的垂直变形量，绘制不同荷载下垂直变形量Δh与时间t的关系曲线；垂直变形Δh与相应荷载P的关系曲线；空隙比e与荷载P的关系曲线。由于试样受金属厚壁容器的限制，不可能产生侧向膨胀，土样只有垂直变形，故该试验称为侧限压缩试验。通过记录加压前后土样空隙比的变化，建立变形和空隙比的关系，然后计算地基的压缩模量。

四、仪器设备：

目前常用的压缩试验仪分杠杆加压式和磅称式两种。本试验用杠杆加压式。常用型号WG—1B三联中压固结仪、WG—1C三联低压固结仪。

1、压缩仪（土样面积30cm2，土样高度2cm），固结压力应满足12.5、25.0、50.0、100.0、200.0、300.0、400.0、600.0、800.0、1600.0kp的等级荷载，杠杆比1：12。

2、测微表（最大量程为10mm、最小分辨率为0.01mm的百分表）。

3、透水石试样上下放透水石，以便于土样受压后土中空隙水排除。

五、操作步骤

1、环刀选用

按工程需要选择(大环刀)50cm2或(小环刀)30cm2切土环刀（本试验用50cm2切土环刀），调整天平平衡，称量环刀的重量m1，计算初始密度ρ0，填入表1中。

2、套切试样前环刀内壁涂一薄层凡士林，以减少试样与环刀壁的摩擦及对试样的扰动。整平试样两端用环刀套切试样。

3、试样制备

切取原状土样时刀口朝下，土层受压方向应与天然土层受压方向一致，并观察土样的层次、颜色、有无杂质等，如有杂质时取出并用余土填补空缺处，小心地边压边削，注意避免环刀偏心入土，将土样修成略大于环刀的土柱，直至试样突出环刀为止，用钢丝锯拉断土样，然后修去上下两端余土，再修平试样两端表面，擦净环刀外壁，称环刀与湿土的质量m2，求得实验前的湿密度ρ0，立即用玻璃板将环刀两端盖上，防止水分蒸发。再用天平称两个铝盒的重量，取10克左右的土样，称两个铝盒加湿土样的重量，放在烘箱烘干8h，称铝盒加干土的重量,计算初始含水量W0，并将有关数据填入表2中。

4、安装试样

装入护环，在固接仪底部的透水石上放湿润的滤纸一张，将带有环刀的试样刀口朝上，再放湿润的滤纸一张，然后放上透水石和加压盖板，以及定向钢球。

5、固接容器和量表安装

将装好的固结容器放在加压框架上，对准加压框架正中，装上量表，并调节其可伸长距离不大于8mm，然后检查量表是否灵敏和垂直，使百分表长针正好对准“0”字，短针对准刻度的中间（注意要将百分表活动杆提到上部再调“0”。）

6、施加预压荷载

在砝码盘上加预压荷载1kp（此时试样所受压力约1kpa），检查试样与仪器上下各部件之间接触是否良好，如果良好则表针转动，然后微调表盘，使长指针对准零点方便计算。7、施加第一级荷载并测读压缩量

工程上加载大小与级数根据土质实际情况需要确定。本次实验采用常规实验确定用12.5、25、50、100、200、300、400kpa等四级荷载顺序加压。施加第一级荷载P1=12.5kpa，注意加砝码为吊盘+0.319kg+0.637kg要轻放，避免发生冲击，在加荷的同时开动秒表，记录表读数。根据SD128-84《土工试验规程》，加荷后按下列时间顺序记录表读数，工程上加载为时间24h，教学试验受时间限制可选择1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、

8min 9min、10min所对应的百分表的读数，并填入表3中，卸下第一级荷载，按装荷载的相反顺序取出土样。

8、根据上述施加一级荷载的步骤施加

P1=12.5kpa (吊盘+0.319kg)

P2=25kpa (吊盘+0.319kg+0.637kg)

P3=50kpa (吊盘+0.319kg+0.637kg+1.275kg）)

P4=100kpa（吊盘+0.319kg+0.637kg+1.275kg+2.55kg）；

P5=200kpa（吊盘+0.319kg+0.637kg+1.275kg+2.55kg+2.55kg）；

P6=300kpa（吊盘+0.319kg+0.637kg+1.275kg+2.55kg+2.55kg+5.1kg）

P7=400kpa (吊盘+0.319kg+0.637kg+1.275kg+2.55kg+2.55kg+5.1kg+5.1kg)等各级荷载，并记录压缩量填在表3中。

9、实验结束，迅速拆除仪器各部件，将环刀中的试样取出，洗净环刀放到规定的地点。

五、试验数据的记录和资料整理（注意单位要统一）

1、基本数据：

试样面积S=50cm 2 给定土粒比重Gs=2.70（g/cm 3） 试样初始高度h 0=20mm ρw =1g/cm 3

2、计算试样初始空隙比e 0

ρ0—初始密度， w 0—初始含水率

1)1(0

00-⨯+=

ρρW

s W G e

3、试样颗粒净高hs （mm ）

1

00

+=

e h h s 4、计算各级荷载下压缩稳定后的空隙比ei

ΣΔhi—某一级荷载下土样变形量（Ｒi -Ｒ0）mm ，

（Ｒi -Ｒ0）—百分表终读数减去某一级荷载下的百分表初读数 5、计算压缩系数a i

某级荷载后（下一级）压缩稳定后的空隙比 p i ——某一级荷载值(kpa)

p i+1——对应于 时的荷载值(kpa)

i

i i i i p p e

e a -+=

++11

6、计算压缩模量Esi

v

i

i a e E +=

1

表2