1.7固结试验(标准固结试验)
本试验方法适用于饱和的粘上。当只进行压缩时,允许用于非饱和土。
步骤:
⑴在固结容器内放置护环、透水板和薄型滤纸,将带有试样的环刀装入护环内,放上导环、试样上依次放上薄型滤纸、透水板和加压上盖,并将固结容器置于加压框架正中,使加压上盖与加压框架中心对准,安装白分表或位移传感器。 注:滤纸和透水板的湿度应接近试样的湿度。
⑵施加1 kPa的预压力使试样与仪器上下各部件之间接触,将百分表或传感器调整到零位或测读初读数。
⑶确定需要施加的各级压力,压力等级为;12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa。第一级压力的大小应视土的软硬程度而定,宜用12.5、25kPa或50kPa。最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。只需测定压缩系数时,最大压力不小于400kPa。
⑷需要确定原状土的先期固结压力时,初始段的荷重率应小于1,可采用0.5或0.25。施加的压力应使测得的e- log p曲线下段出现直线段。对超固结土,应进行卸压、再加压来评价其再压缩特性。
⑸对于饱和试样,施加第一级压力后应立即向水槽中注水浸没试样。非饱和试样进行压缩试验时,须用湿棉纱围住加压板周围。
⑹需要测定沉降速率、固结系数时,施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化。时间为6s、15s、1min、2minl5s、 4min 、6minl5s 、9min、12min15s、16min、 20min15s、25min、30min15s 、36min 、42min15、49min、64min、100min、200min、400min、23h、24h,至稳定为止。不需要测定沉降速率时,则施加每级压力后24h测定试样高度变化作为稳定标准,只需测定压缩系数的试样,施加每级压力后,每小时变形达0.01mm时,测定试样高度变化作为稳定标准。按此步骤逐级加压至试验结束。
注:测定沉降速率仅适用饱和土。
⑺需要进行回弹试验时,可在某级压力下固结稳定后退压,直至退到要求的压力,每次退压至24h后测定试样的回弹量。
⑻试验结束后吸去容器中的水,迅速拆除仪器各部件,取出整块试样,测定
含水率。 计算方法:
1)试样的初始孔隙比,应按下式计算:
2)各级压力下试样固结稳定后的单位沉降量,应按下式计算:
3)各级压力下试样固结稳定后的孔隙比,应按下式计算:
4)某一压力范围内的压缩系数,应按下式计算:
5)某一压力范围内的压缩模量,应按下式计算:
6)某一压力范围内的体积压缩系数,应按下式计算:
7)压缩指数和回弹指数,应按下式计算:
8)以孔隙比为纵坐标,压力为横坐标绘制孔隙比与压力的关系曲线,如下图:
图e(Si)?p关系曲线
9)以孔隙比为纵坐标,以压力的对数为横坐标,绘制孔隙比与压力的对数关系曲线,如下图:
图e?logp曲线求pc示意图
10)原状土试样的先期固结压力,应按下列方法确定。在e-log P曲线上找出最小曲率半径Rmin 的点O,过O点做水平线OA,切线OB及∠AOB的平分线OD, OD与曲线下段直线段的延长线交于E点,则对应于E点的压力值即为该原状上试样的先期固结压力。
11)固结系数应按下列方法确定:
⑴时间平方根法:对某一级压力,以试样的变形为纵坐标,时间平方根为横坐标,绘制变形与时间平方根关系曲线如下图,延长曲线开始段的直线,交纵坐标于ds为理论零点,过ds作另一直线,令其横坐标为前一直线横坐标的1.15倍,则后一直线与d—曲线交点所对应的时间的平方即为试样固结度达90%所需的时间t90,该级压力下的固结系数应按下式计算:
图时间平方根法求t90
⑵时间对数法:对某一级压力,以试样的变形为纵坐标,时间的对数为横坐标,绘制变形与时间对数关系曲线如下图,在关系曲线的开始段,选任一时间t1,查得相对应的变形值dl,再取时间t2=t1/4,查得相对应的变形值d2,则2d2一dl即为d01,另取一时间依同法求得d03 、d04 、d05等,取其平均值为理论零点ds,延长曲线中部的直线段和通过曲线尾数点切线的交点即为理论终点d100,则d50=(ds+ d100)/2,对应于d50的时间即为试样固结度达50%所需的时间t50,某一级压力下的固结系数应按下式计算: