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固结试验 土体压缩过程 天然土是三相体,受力后水和气体向外排出,土颗粒平衡被破坏,向下移动。发生沉降。所以土的压缩过程是一个时间过程,即固结过程当时间趋于无穷长时,固结完成,土颗粒不再移位。土的压缩性是指土的变形随时间不断增长的特性。所以土的压缩包括两方面的内容 。 土体压缩内容 1、最大沉降量的大小 2、压缩变形随时间的变化,即土体固结过程 研究土体压缩性方法 压缩实验 试验原理 地基土在外荷载作用下，水和空气逐渐被挤出，土的颗粒之间相互挤紧，封闭气体体积减小，从而引起土的压缩变形。土的压缩变形是孔隙体积的减小。由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和土来说是需要时间的，土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。所以土的压缩试验也称固结试验。固结试验就是将天然状态下的原状土样或扰动土样，制成一定规格的试件，然后置于固结仪内，分级施加垂直压力，在不同荷载作用下，测定不同时间的压缩变形，直至各级压力下的变形量趋于某一稳定标准为止。然后将在各级压力下最终的变形与相应的压力绘成曲线，从而求得压缩指标值。 土的压缩主要是孔隙体积的减小，所以关于土的压缩变形常以其孔隙比的变化来表示。试验资料整理时，可根据试样压缩前后的体积变化求出压缩变形和孔隙比的关系，绘制e—p曲线，也可整理成e—lgp曲线。 试验目的和适用范围 本试验的目的是测定土的单位沉降量，以便确定土的压缩系数、压缩模量、压缩指数、回弹指数、固结系数以及原状土的先期固结压力等。 本试验适用于饱和的粘性土，只进行压缩时允许用非饱和土。 仪器设备 1．固结仪：试样面积30cm2，高度20mm。 2．环刀：直径为61.8mm和79.8mm，高度为20mm。环刀应具有一定的刚度，内壁应保持较高的光洁度，宜涂一薄层硅脂或聚四氟乙烯。 仪器设备 3. 透水石：由氧化铝或不受土腐蚀的金属材料组成，其透水系数应大于试样的渗透系数。用固定式容器时，顶部透水石直径小于环刀内径0.2～0.5mm；当用浮环式容器时，上下部透水石直径相等。 4. 变形量测设备。 5．其他：天平、秒表、烘箱、钢丝锯、铝盒等。 单向固结仪 试样制作 1. 根据工程需要切取原状土样或制备所需湿度密度的扰动土样。切取原状土样时，应使试样在试验时的受压情况与天然土层受荷方向一致。 2. 用钢丝锯修成略大于环刀直径的土柱。然后用手轻轻将环刀垂直下压，边压边修，直至环刀装满土样为止。再用刮刀修平两端。 3. 擦净环刀外壁，称环刀与土总质量，准确至0.1g，并取环刀两面修下的土样测定含水量。若试样需要饱和时，应进行抽气饱和。 试验步骤 1．在切好土样的环刀外壁涂一薄层凡士林，然后将刀口向下放入护环内。 2．将底板放入容器内，底板上放透水石，借助提环螺丝将土样、环刀及护环放入容器内，土样上面放一块透水石。然后放下加压导环和传压活塞，使各部密切接触，保持平稳。 3．将压缩容器置于加压框架正中，密合传压活塞及横梁。预加1.0KPa压力，使固结仪各部分紧密接触，装好百分试表，并调整读数至零。 4．去掉预压荷载，立即加第一级荷载，加砝码时应避免冲击和摇晃，在加砝码的同时立即开动秒表。 荷载等级一般规定为50 KPa、100 KPa、200 KPa、300 KPa、400 KPa。有时可以根据土的软硬程度，第一级荷载可考虑用25 KPa 5．如系饱和试样，则在施加第一级荷载后，立即向容器中注水至满。 如系非饱和试样，须以湿棉纱围住上下透水面四周，以免水分蒸发。 6．如需确定原状土的先期固结压力时，荷载率宜小于1，可采用0.5或0.25倍，最后一级荷载应大于1000 KPa,使—曲线下端出现直线段。 7．如须测定沉降速度、固结系数等指标，一般按15s,1min,2min15s,4min,6min15s,9min,12min15s,16min,20min15s,25min,30min15s,36min,49min,64min,100min,200min,400min,23h,24h,直至稳定为止。 8．当不须测定沉降速度时，则施加每级压力后24h，测记试样高度变化作为稳定标准，当试样渗透系数大于10-5cm/s时，允许以主固结完成作为相对稳定标准。按此步骤逐级加压至试验结束。（注：测定沉降速率仅适用于饱和土。） 9．试验结束后拆除仪器，小心取出完整土样，称其质量，并测定其终结含水量（如不须测定试验后的饱和度，则不必测定终结含水量），并将仪器洗干净。 试验结果整理 .1、按下式计算试验前土样的孔隙比： 2、按下式计算各级荷载压缩稳定后，单位沉降量： 3、按下式计算各级荷载下变形稳定后的孔隙比： 3绘制压缩曲线。