固结试验

土的固结(consolidation)：土体在外力作用下，压缩随时间增长
的全过程，称为土 的固结。
工程实例
左部：1709年 右部：1622年 地基：20多米厚粘土
问题： 沉降2.2米，且左 右两部分存在明显 的沉降差。左侧建 筑物于1969年加固
墨西哥某宫殿
工程实例
Kiss
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
三、试样的制备
一、准备程序 １.土样描述：如颜色、初步分类、气味、杂物等。如有 需要，拌匀后测定土样含水率。拌匀的方法可采用将土放 于橡皮板上用木碾或碎土器碾散（切勿压碎颗粒）。对配 制含水率的土样，可先风干或烘干后碾散；
2.土样过筛：据试验所需试样数量，将碾散后土样过筛。 用于物理性试验（如液限、塑限等试验）的土样需过 0.5mm筛；力学性质试验用土样需过2mm筛；击实试验 土样需过5mm筛。过筛后土样，取筛下土用四分法或分 砂器，取出足够数量的代表性试验用土，分别装入玻璃缸 内，贴上标签；以备试验之用。对风干土，需测定风干含 水率。
室内压缩试验： 单向压缩试验
三轴压缩试验： 原位试验：载荷试验
真三轴 12 3
常规三轴 12 3
1、实验目的与原理
压缩试验的目的是获得土体体积的变化与所受外力的 关系，在一维模型中，用压缩曲线来表示。在e～p曲线 上，可得到压缩系数av，在ｅ～lgp曲线上可得压缩指数 Cc、回弹指数Cs。
固结试验的目的是获得在一定大小的外力作用下土体 体积的变化与外力作用时间的关系，在 一维固结模型中， 采用太沙基一维固结理论描述时，为压缩量与时间的关系， 得到固结系数 Cv。
中压三联固结仪 碟式饱和器
电子天平 修土刀
鼓风干燥箱
内径61.8mm环刀
铝盒
钢丝锯
试样制备仪器
１．分析筛：孔径5、2、0.5mm； ２．洗筛：孔径0.1mm或0.075mm； ３．台秤：称量10~40kg ４．天平：称量1000g，感量0.1g；称量200g，感量0.01g；
５．碎土器、击实器、饱和器； ６．抽气机（附真空压力表）； ７．其它：烘箱、干燥器、保湿器、研钵、木锤、木碾、橡 皮板、玻璃瓶、玻璃缸、修土刀、钢丝锯、凡士林、土样及 试样标签等。
一维固结压缩实验
主讲：肖 斌
主要内容
1、 实验目的和原理 2、 实验的操作
2.1 试样制备 2.3 实验步骤 3、 实验注意事项
引言 一、基本概念
土的压缩性(compressibility)：是指土在压力作用下体积缩小的
特性。 •固体土颗粒被压缩； •土中水及封闭气体被压缩； •水和气从孔隙中被挤出；
高度
H
p1
体积
e 1V s
高度
S
H' Vs
p1
p 1 体积
e 2V s
Vs
Se1e2 HeH 1e1 1e1
e2 e1HS 1e1
一般压缩固结仪有杠杆式、磅秤式、气压式三 种。杠杆式压缩仪是用砝码通过杠杆加压，压力仅 为0.4～0.6MPa，基本上能满足一般工程要求，且 数台仪器可装在一个试验台架上, 占地面积小，便于 管理，目前被广泛采用。磅秤式压缩仪是通过带有 加压框架的磅秤施加压力 , 仪器压力可达5Mpa，适 用于较大工程，可以用来测定压缩指数和前期固结 压力、固结系数等指标。气压式压缩仪是通过空气 压缩机来施加压力的，加压范围大，适用于各类工 程。
4.制备试样或试验前测定土样含水率，要求实测含水率与 制备含水率差值不超过±1％；
5.当用不同土层的土制备混合土样时，先按预定比例计算 规定配合比时各种土的比例，然后按上述制备扰动土样的 方法制备混合土样；
6.对砂及砂砾土，按四分法或分砂器得到足够的代表性土
样作颗粒分析。其它土样过5mm筛，筛上土和筛下土分
工程实例
地基的沉降及不均匀沉降
（墨西哥城）
意大利比萨斜塔
工程实例
基坑开挖，引起阳台裂缝
工程实例
新建筑引起原有建筑物开裂
工程实例
高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除
工程实例
建 筑 物 立 面 高 差 过 大
研究土的压缩性的实验方法
压缩试验：研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法称为
压缩试验，室内试验简单方便，费用较低；
▪ （2）快速压缩：在各级压力下，压缩时间规定 为1h，仅在最后一级压力下，除测记1h变形量外， 还需测读达到稳定标准(24h)时的变形量。在整理 资料时，根据最后一级变形量，校正前几级压力
下的变形量。当试验要求精度不高时，可采用快 速压缩法。
二、实验仪器设备
▪ 主要设备：固结仪，如下图所示：
▪ 其他：环刀（面积50cm2、高2cm）、天平、测微 表、秒表、烘箱、修土刀、称量盒、滤纸等。
三、原状土试样制备
1.小心开启原状土样包装，整平土样两端。按试验要求切 取试样。切样时环刀与土样要密合，同一组试样必须为同 种土，且试样间密度相差不超过0.03g/cm3，含水率相差 不超过2% 2.切样过程中对土样进行描述：层次、颜色、初步定名、 杂质、气味、均匀性、是否含有机质和有无裂缝等；
3.为配制一定含水率的土样：取过筛后的风干土1~5kg， 测量风干含水率w0，设需配制成含水率为w1的土样备用， 则需加水质量为：
mw10m .0 0 w 100.01 w 1w0
mw—制备试样所需要的加水量g；m0—风干土的质 量g。
加水前，将土样平铺在不吸水的盘内，计算出的需加 水量，静置一段时间，拌和均匀后密封装入玻璃缸内盖紧， 湿润一昼夜后备用；
别储存作不同试验。
二、扰动土样和试样制备
ρd
Hale Waihona Puke ms V1.根据工程设计要求，将扰动土制备成需要的试样，用于 进行湿化、膨胀、渗透、压缩、剪切等试验用；
2. 试样制备数量视需要而定，一般应多制1～2个试样备用， 平行试验或一组内的试样干密度、含水率与制备标准之差 分别要求在0.02g/cm3和±1%的范围内；
压缩固结试验中，后一级压力的施加均是在前 一级荷载下压缩达到稳定后施加的，但所谓稳定是 相对的，按照稳定标准的不同，通常将固结试验分 为两类。
▪ （1）稳定压缩：每级压力下持续24h为压缩稳 定标准；测记试样高度变化后，即可施加下级压
力。这是各类规范的常规标准。对某些渗透系数 大于10-5cm/s的粘性土，以1h内试样变形量不大 于0.005mm作为相对稳定标准，结果能够满足工 程要求。