[科普中国]-常规固结试验

目的

试验之目的在于测定土的沉降变形，了解土体在侧限条件下的变形与时间～压力的关系，结合其它试验指标配合计算土的压缩系数、压缩模量，确定土压缩性的高低。通过测定土样在各级垂直荷载作用下产生的变形，计算各级荷载下相应的孔隙比，用以确定土的压缩系数和压缩模量等。1

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Δh与时间t的关系曲线；垂直变形Δh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。1

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。试验常用杠杆加压式。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。1

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（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ρ0，填入表中。

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ρ0，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中。1

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。1

试验数据的记录和资料整理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 ρw=1g/cm3

2、计算试样初始空隙比e0：

ρ0—初始密度， w0—初始含水率

3、试样颗粒净高hs（mm）

4、计算各级荷载下压缩稳定后的空隙比ei

ΣΔhi—某一级荷载下土样变形量（Ri-R0）mm，（Ri-R0）—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)。1

注意事项1、在高压压缩试验中，仪器变形量不能忽略；

2、滤纸浸湿后的变形量较大，因此，压缩试验要求使用薄滤纸或用孔径较细的透水石而不使用滤纸，但这时易使透水石淤堵；

3、固结试验仅进行需要固结系数的那几级荷载，其它仅测读稳定沉降量；

4、压缩试验中，使用卡萨格兰德(Casagrande)方法确定前期固结应力时，前面几级加载比应小于1；

5、压缩试验过程中，使加载杠杆始终保持水平。2