[科普中国]-土压缩曲线

结固试验

结固试验也称为室内侧限压缩试验。

实验装置压缩仪

环刀内径通常有6.18cm和8cm两种，截面积为30cm2和50cm2，高度为2cm。

实验过程用环刀切取钻探取得的保持天然结构的原状土样，并置于圆筒形压缩容器的刚性护环内。由于地基沉降主要与土竖直方向的压缩性有关，且土是各向异性的，所以切土方向应与土天然状态时的垂直方向一致。土样上下各垫一块儿透水石，受压后可自行排水。由于金属环刀和刚性护环的限制，土样在压力作用下只能发生竖向压缩变形，而无侧向变形。土样在天然状态下或经过人工饱和后，进行逐级加压固结，以便测定各级压力 作用下土样压缩稳定后的空隙比 。

常规加荷等级p为：50、100、200、300、400kPa。每一级荷载要求恒压24小时或当在1小时内的压缩量不超过0.005mm时，认为变形已经稳定，并测定稳定时的总压缩量。

孔隙比的求算式子设土样的初始高度为 ，受压后土样高度为 ，则 ， 为外压力p作用下土样的稳定压缩量。根据土的孔隙比的定义以及土粒体积 不会变化，又令 ，则土样孔隙体积 在受压前相应等于初始孔隙比 ，在受压后相应等于孔隙比 （如图1所示）。

为求土样稳定后的孔隙比 ，利用受压前后土粒体积不变和土样横截面积不变的两个条件，得出：

其中 ，其中 、 、 、 分别为土粒比重、初始含水量、初始密度和水的密度。这样，只测定土样在各级压力p作用下的稳定压缩量 后就可按上式求出相应的孔隙比 从而绘制土的压缩曲线。

绘制方式压缩曲线有两种绘制方式：

一种是采用普通直角坐标系绘制的e-p曲线，如图2所示。在常规试验中，为保证试样和仪器上下各部件之间的接触良好，先施加1kPa的预压载荷，然后调整读数为0。为了减少土的结构强度被扰动，加荷率（前后两级载荷之差与前一级载荷之比）取小于等于1。一般按p=50、100、200、300、400kPa五级加荷。对于软土试验第一级压力宜从12.5kPa，或25kPa开始。最后一级压力应大于土中计算点的自重应力与预计附加应力之和。

第二种是横坐标取p的常用对数值，即采用半对数直角坐标绘制成e-logp曲线，如图3所示，初始阶段加荷率应为0.5，试验时以较小的压力开始，采取小增量多级加荷方式，并加到较大的载荷为止，压力等级宜为12.5、18.75、25、37.5、50、100、200、400、800、1600、3200kPa，第一级压力必须从12.5kPa开始，最后一级压力应大于地基中计算点的自重应力与预计附加应力之和。e-p曲线可确定土的压缩系数a、压缩模量Es等压缩性指标；e-logp曲线可确定土的压缩指数C等压缩性指标。另外，固结试验结果还可绘制试样压缩变形与时间平方根（或时间对数）关系曲线，可测定土的竖向固结系数cv，它是单向固结理论中表示固结速度的一个特性指标。1