试验二 快速法压缩试验

试验二快速法压缩试验

（一）试验目的

固结试验的目的在于绘制压缩曲线，求得土的压缩性指标a、Es等，利用它们可进行地基的变形等有关计算，以及判断土的压缩性。

（二）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，测记加压后不同时间的垂直变形△H，由压缩前后土的体积变化，如图2-1可得：

()()

010011

0101

00000

s V s V

s V

H H A V V V V

H H V V

H H A V V V

-+-+

--

===

+

土粒的压缩常可忽略不计，故V S0 =V S1

即压缩前后固体颗粒的体积不变，代入上式得：

若测得稳定压缩变形量△H，则可由上式求得相应的孔隙比e1，同样，在P2、P3、P4作用下测得稳定压缩变形量，并求得相应的e2、e3、e4等，这样就可绘制e-P曲线，依此计算各指标。

（三）试验设备及仪器

1.压缩（固结）仪，本试验采用杠杆加压式（图2-2）包括：

（1）固结容器

（2）加力及传力设备：传力杠杆、平衡锤、砝码等；

（3）切取试样用的环刀，内径一般为8cm，面积为50cm2，高2cm。

（4）测微计（精度1/100mm）

1

1

1

1

1e

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V

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V

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图2-1 压缩前后土的体积变化示意图

图2–2 固结仪示意图

1–水槽；2–护环；3–环刀；4–加压上盖；

5–透水石；6–量表导杆；7–量表架；8–试样

（5）其他：秒表、天平、烘箱、切土刀（或钢丝锯）、凡士林等。

（四）试验步骤

1.整平土样两端，用环刀套切土样，在切取土样时应注意下列几点：

(a)土层受压方向应与天然土层受压方向一致。

(b)环刀内壁涂一薄层凡士林，以减少土样与环刀壁的摩擦及土样扰动。

(c)切土样时，先将环刀刃向下压入土样少许，将土样修成略大于环刀直径的土样，边修边压，直至土样突出环刀为止，然后修去上下两端余土，刮平土样表面。（注意不得来回涂抹）。

在切削过程中，细心观察土样，进行必要的描述。

2.将环刀外壁擦净，称环刀加土质量准确至0.1g，计算密度用。

3.将金属底板放入容器内，在其上顺序放上湿润而洁净的透水石滤纸各一，将装有土样的环刀（刃口向下）放在护环内，将护环放入容器内，再在试样上放滤纸、透水石和传压盖。

4.将装好的固结容器放在加压设备正中，装上测微表，并调节其可伸长距离不小于8mm，然后检查测微表是否灵敏和垂直。

5.在砝码盘上加初始荷重50g（土样所受压力1kPa），以便使仪器上下各部件之间接触贴妥，然后转动测微表表盘，使指针对准零点。

6.加第一级荷重P1=50kPa，注意加砝码要轻，避免发生冲击。

如系饱水试验，应向固结容器内注水，使土样处在水下。

7.在加荷的同时，开动秒表，记录测微表读数，测记时间一般为15"，1'，2'15"，4'，6'15"，9'，12'15"，16'（水利部《土工试验规程》规定快速法压缩试验应测读1小时，最后一级荷载除测定1小时读书，还需稳定度数，稳定标准为每小时的压缩量不超过0.005mm）。

8.重复上述步骤继续加荷P2=100kPa，P3=200kPa，P4=400kPa（最终加荷量应根据实际工程需要而定）。

9.在最后一级荷重下，除测记上述读数外，还需测记加荷30'读数，然后拆除测微计，卸下砝码从固结容器内取出环刀与土样，用滤纸吸去附在土样表面及环刀外水份，称环刀加土质量以求试验后的密度。

10.将环刀中的土样推出，从其内部取两试样，测定试验后的含水率，用以计算压缩的孔隙比。

进入动画(固结试验)

（五）计算及绘图

1.计算

（1）试验前土样孔隙比e0：

式中：1W —环刀+湿土质量，g 0W =环刀质量，g

ω—试验前土样的含水率，%

V —环刀容积，cm 3

G s —土粒比重。

ρd ——试样干密度，g/cm 3

ρ—试样密度，g/cm 3

(2)试样土骨架高度：

式中：H —试验前土样高度，即环刀高度2cm 。 (3)各级荷载在加荷后的16'及最后一级荷载30'的土样孔隙比e ：

△H 2—各级荷载作用下仪器的变形。（试验室给出）

△H 1—各级荷载加荷后16'与最后一级荷载加荷后30'的测微计读数

(4)按下式计算压缩系数，压缩模量

2.绘图：

(1)根据不同荷载下，不同时间测微计的读数（减去仪器变形）绘制土的变形△H 与时间t 的关系曲线。

(2)绘出土的压缩曲线即e~p 曲线。

3.校正：

上述试验方法是教学用的快速压缩试验，按正常方法进行压缩试验，每级荷载作用下一般需经过24小时。但通过比较试验得知，厚度为2cm 的试样，在荷载作用下，一小时的固结度可达到0.9以上，因此《土工试验规程》中列有一小时快速压缩试验法，即各级荷载作用下只读到一小时仅在最后一级荷载下，除测记一小时的量表读数外还应测记24小时的量表读数，然后对压缩曲线进行校正，可得与正常慢压法近似的结果。而教学试验只采用的是16分钟快速法，校正方法种类很多，我们采用直线比例校正法。

直线比例校正法假设：各级荷载P n 作用下，P n 值与相应一小时（或16'）的 与相应24小时（或30'）的e n 的差值 之比 ，为一常数。 (1)按下式求出校正后孔隙比e 1，e 2，e 3 P 1: P 2:)

e -e (:)e -e (:)e -e (:)(P :4433221142'''-'=e e P 已知：)

e -e (e 444'=∆ V W W 01-=ρω+ρ=ρ0101.d 10-ρρ⋅=ωd

s G e 01e H

H s +=

s H H

e e ∆-=02

1H H H ∆-∆=∆233221P P e e a --=-2101-+=a e E s n e '

)e e (n n -')(n

n n e e P -'

)(P P -e e )(P P -e e )(P P -e e 44

333442224411

1e e e ∆'=∆'=∆'=∴