实验六------固结试验

实验六实验六 固结试验固结试验 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 aV 压缩模量 ES 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 h 与时间 t 的关系曲 线 垂直变形 h 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 0 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 0 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 0 637 kg 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 0 637 kg 1 275kg 2 55kg 2 55kg P6 300kpa 吊盘 0 319kg 0 637 kg 1 275kg 2 55kg 2 55kg 5 1kg P7 400kpa 吊盘 0 319kg 0 637 kg 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 50cm2 给定土粒比重 Gs 2 70 g cm3 试样初始高度 h0 20mm w 1g cm3 2 计算试样初始空隙比 e0 0 初始密度 w0 初始含水率 1 1 0 0 0 W s WG e 3 试样颗粒净高 hs mm 1 0 0 e h hs 4 计算各级荷载下压缩稳定后的空隙比 ei hi 某一级荷载下土样变形量 i 0 mm i 0 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 ai 某级荷载后 下一级 压缩稳定后的空隙比 pi 某一级荷载值 kpa pi 1 对应于 时的荷载值 kpa ii i i i pp ee a 1 1 6 计算压缩模量 Esi v i i a e E 1 含水率计算表 表 1 实验日期盒身编号盒盖编号 铝盒重量 g0 g 铝盒加湿 土的重量 g1 g 铝盒加干 土的重量 g2 g 含水重量 g1 g2 g 含水率 W g1 g0 g2 g0 平均含水 率 W 2014 1 8A544A54422 532 331 11 213 95 2014 1 8A401A40122 432 531 21 314 77 14 36 密度计算表 表 2 环刀体积 实验编号 环刀 湿 土的重量 g 环刀本身 的重量 gcm3 湿密度 g cm3 1150 355501 906 固结实验变形记录表 初始读数为 9 00mm 表 3 荷载 kpa 12 52550100200300400 10min mm 8 98 778 187 46 976 456 15 卸荷后回弹 mm 6 536 446 386 326 256 226 17 固结实验计算表 e0 0 62 表 5 荷载 P kpa 试样颗粒 净高度 hs mm 土样变形 量 mm 试样颗粒 实际高度 mm 空隙比 ei 压缩系数 ai 压缩模量 Esi 压缩指数 Cc 回弹指 数 Cs 12 5200 119 90 610 000752147 70 0079 25200 2319 770 60 000841904 80 0350 024 50200 8219 180 550 00191811 50 15870 016 100201 618 40 490 001261182 50 20980 016 200202 0317 950 460 000354171 40 11570 019 300202 5517 450 410 000423357 10 23910 014 400202 8517 150 390 000245791 70 19430 032 六 思考题 1 压缩系数 a1 2和压缩指数 Cc 有何作用 答 这两个指标可以反映土的压缩性质 2 根据压缩系数 a1 2的大小 来判断本实验土的压缩性高低 答 压缩系数越小 图的压缩性越低 3 绘制 e p 曲线 绘制 Ei p 关系曲线 050100150200250300350400450