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[科普中国]-压密系数

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土是三相体系.颗粒状的固相构成土体的骨架,水溶液的液相和空气的气相则充塞于土体的孔隙之中。压密是指土体在自身重力和外力作用下孔隙中的水分被挤出,体积减小的现象。压密系数是土体在外力作用下压密速度快慢的一个标量,其大小反映土体的压密程度。

定义压密系数简单来说是反映在侧限的条件下土体在荷载作用下压密速度快慢一个参数,与土体的压缩系数、孔隙比、渗透系数等多种因素有关,一般通过土的压密试验来得到压密系数。压密系数是一项重要的土的试验指标,也是在进行地基沉降计算时必须要考虑的。

压密试验又称压缩试验,用以测定土在完全侧限(指侧向不发生变形)条件下承受垂直压力后的压缩特性的试验。可分为常规固结试验、快速固结试验、高压固结试验和连续加荷固结试验。试验仪器称固结仪,有多种型号。试验时先用内径61.8mm、高20mm的环刀在土样上切取试样,两端用钢丝锯整平后连同环刀一起装入试验容器中,后在完全侧限和容许竖向排水的条件下分级加压,记录压力、试样发生的压缩变形量及其相应的时间,用以计算土的压缩模量和压缩指数等表示土的压缩特性的参数。如在分级加荷后分级卸荷,即为加荷与卸荷回弹试验,可用以测定土的回弹指数。

有关因素压缩系数

压缩系数是指土在固结试验时,试样受压产生的孔隙比负增量与相应压力增量的比值。用a表示。利用土试样在侧向限制和轴向排水的条件下测得的变形和压力 (或孔隙比和压力) 的关系曲线,在某一压力区间内近似地以直线段代替曲线段时,该直线的斜率即为相应于该压力区间的压缩系数值。当压力区间的上、下界分别为100kPa和200kPa时,压缩系数 的值可作为评价地基压缩性的指标。工程上也常采用体积压缩系数mv来作为评价地基土压缩性的指标,它是单位体积下的孔隙比负增量与相应压力增量的比值, =α/(1+ ), 为试样的天然孔隙比。土的压缩系数可通过室内压缩试验测定。黄土状土的压缩性也采用压缩系数来评价。通常反映黄土状土压缩性的因素有:土骨架本身性质的比重,骨架和空隙相互关系的密度指标,土骨架间空隙程度的孔隙度、孔隙比,含水状态和可塑性的含水率、饱和度、液限、塑限、塑性指数等。土的天然含水程度对压缩性有显著的影响。一般含水量越高,压缩性越大。土的孔隙比是反映土的疏密程度的指标。黄土状土因为有比较多的孔隙,为压缩提供了空间。压缩性与孔隙比有很好的相关性,即孔隙比大,压缩性高;土的颗粒成分对压缩性有一定的影响。譬如颗粒的组合结构状态、各粒组的含量等,其中的黏粒含量成分占的比例虽较小,但由其与水作用的特殊性,使其对黄土状土的压缩性的影响非常大1。

孔隙比

孔隙比是土体中的孔隙体积与其固体颗粒体积之比。是说明土体结构特征的指标。在工程地质中,通常用孔隙比评价土的密度、计算土的压缩系数及评价土的允许承载力。在同样条件下,土的孔隙比越大,其地基基础的允许承载力越小。对砂土来说,往往用砂的孔隙比(e)来决定砂的密实度;例如砾砂、粗砂、中砂,其孔隙比密实的e