主講：肖斌一維固結(jié)壓縮實(shí)驗(yàn)一維固結(jié)壓縮實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?、實(shí)驗(yàn)的操作2.1試樣制備2.3實(shí)驗(yàn)步驟3、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)主要內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)?zāi)恳?、基本概念土的壓縮性(compressibility)：是指土在壓力作用下體積縮小的特性。固體土顆粒被壓縮；土中水及封閉氣體被壓縮；水和氣從孔隙中被擠出；土的固結(jié)(consolidation)：土體在外力作用下，壓縮隨時(shí)間增長(zhǎng)的全過(guò)程，稱(chēng)為土的固結(jié)。引言一、基本概念引言墨西哥某宮殿左部：1709年

右部：1622年

地基：20多米厚粘土問(wèn)題：沉降2.2米，且左右兩部分存在明顯的沉降差。左側(cè)建筑物于1969年加固工程實(shí)例墨西哥某宮殿左部：1709年

右部：1622年

地基：20多Kiss由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸工程實(shí)例Kiss由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸工程實(shí)例（墨西哥城）地基的沉降及不均勻沉降工程實(shí)例（墨西哥城）地基的沉降及不均勻沉降工程實(shí)例意大利比薩斜塔意大利比薩斜塔基坑開(kāi)挖，引起陽(yáng)臺(tái)裂縫工程實(shí)例基坑開(kāi)挖，引起陽(yáng)臺(tái)裂縫工程實(shí)例新建筑引起原有建筑物開(kāi)裂工程實(shí)例新建筑引起原有建筑物開(kāi)裂工程實(shí)例高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除工程實(shí)例高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除工程實(shí)例建筑物立面高差過(guò)大工程實(shí)例建筑物立面高差過(guò)大工程實(shí)例研究土的壓縮性的實(shí)驗(yàn)方法壓縮試驗(yàn)：研究土的壓縮性大小及其特征的室內(nèi)試驗(yàn)方法稱(chēng)為壓縮試驗(yàn)，室內(nèi)試驗(yàn)簡(jiǎn)單方便，費(fèi)用較低；

室內(nèi)壓縮試驗(yàn)：?jiǎn)蜗驂嚎s試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)：真三軸常規(guī)三軸

原位試驗(yàn)：載荷試驗(yàn)

研究土的壓縮性的實(shí)驗(yàn)方法1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理壓縮試驗(yàn)的目的是獲得土體體積的變化與所受外力的關(guān)系，在一維模型中，用壓縮曲線(xiàn)來(lái)表示。在e～p曲線(xiàn)上，可得到壓縮系數(shù)av，在ｅ～lgp曲線(xiàn)上可得壓縮指數(shù)Cc、回彈指數(shù)Cs。固結(jié)試驗(yàn)的目的是獲得在一定大小的外力作用下土體體積的變化與外力作用時(shí)間的關(guān)系，在一維固結(jié)模型中，采用太沙基一維固結(jié)理論描述時(shí)，為壓縮量與時(shí)間的關(guān)系，得到固結(jié)系數(shù)Cv。1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理壓縮試驗(yàn)的目的是獲得土體體積的變化體積高度體積高度體積高度體積高度壓縮固結(jié)試驗(yàn)課件一般壓縮固結(jié)儀有杠桿式、磅秤式、氣壓式三種。杠桿式壓縮儀是用砝碼通過(guò)杠桿加壓，壓力僅為0.4～0.6MPa，基本上能滿(mǎn)足一般工程要求，且數(shù)臺(tái)儀器可裝在一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)架上,占地面積小，便于管理，目前被廣泛采用。磅秤式壓縮儀是通過(guò)帶有加壓框架的磅秤施加壓力,儀器壓力可達(dá)5Mpa，適用于較大工程，可以用來(lái)測(cè)定壓縮指數(shù)和前期固結(jié)壓力、固結(jié)系數(shù)等指標(biāo)。氣壓式壓縮儀是通過(guò)空氣壓縮機(jī)來(lái)施加壓力的，加壓范圍大，適用于各類(lèi)工程。壓縮固結(jié)試驗(yàn)中，后一級(jí)壓力的施加均是在前一級(jí)荷載下壓縮達(dá)到穩(wěn)定后施加的，但所謂穩(wěn)定是相對(duì)的，按照穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的不同，通常將固結(jié)試驗(yàn)分為兩類(lèi)。

一般壓縮固結(jié)儀有杠桿式、磅秤式、氣壓式三種。（1）穩(wěn)定壓縮：每級(jí)壓力下持續(xù)24h為壓縮穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；測(cè)記試樣高度變化后，即可施加下級(jí)壓力。這是各類(lèi)規(guī)范的常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)某些滲透系數(shù)大于10-5cm/s的粘性土，以1h內(nèi)試樣變形量不大于0.005mm作為相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果能夠滿(mǎn)足工程要求。（2）快速壓縮：在各級(jí)壓力下，壓縮時(shí)間規(guī)定為1h，僅在最后一級(jí)壓力下，除測(cè)記1h變形量外，還需測(cè)讀達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)(24h)時(shí)的變形量。在整理資料時(shí)，根據(jù)最后一級(jí)變形量，校正前幾級(jí)壓力下的變形量。當(dāng)試驗(yàn)要求精度不高時(shí)，可采用快速壓縮法。（1）穩(wěn)定壓縮：每級(jí)壓力下持續(xù)24h為壓縮穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備主要設(shè)備：固結(jié)儀，如下圖所示：其他：環(huán)刀（面積50cm2、高2cm）、天平、測(cè)微表、秒表、烘箱、修土刀、稱(chēng)量盒、濾紙等。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備主要設(shè)備：固結(jié)儀，如下圖所示：壓縮固結(jié)試驗(yàn)課件中壓三聯(lián)固結(jié)儀電子天平修土刀電子天平碟式飽和器中壓三聯(lián)固結(jié)儀電子天平修土刀電子天平碟式飽和器鼓風(fēng)干燥箱鋁盒內(nèi)徑61.8mm環(huán)刀鋼絲鋸鼓風(fēng)干燥箱鋁盒內(nèi)徑61.8mm環(huán)刀鋼絲鋸１．分析篩：孔徑5、2、0.5mm；２．洗篩：孔徑0.1mm或0.075mm；３．臺(tái)秤：稱(chēng)量10~40kg；４．天平：稱(chēng)量1000g，感量0.1g；稱(chēng)量200g，感量0.01g；５．碎土器、擊實(shí)器、飽和器；６．抽氣機(jī)（附真空壓力表）；７．其它：烘箱、干燥器、保濕器、研缽、木錘、木碾、橡皮板、玻璃瓶、玻璃缸、修土刀、鋼絲鋸、凡士林、土樣及試樣標(biāo)簽等。試樣制備儀器１．分析篩：孔徑5、2、0.5mm；試樣制備儀器三、試樣的制備一、準(zhǔn)備程序１.土樣描述：如顏色、初步分類(lèi)、氣味、雜物等。如有需要，拌勻后測(cè)定土樣含水率。拌勻的方法可采用將土放于橡皮板上用木碾或碎土器碾散（切勿壓碎顆粒）。對(duì)配制含水率的土樣，可先風(fēng)干或烘干后碾散；2.土樣過(guò)篩：據(jù)試驗(yàn)所需試樣數(shù)量，將碾散后土樣過(guò)篩。用于物理性試驗(yàn)（如液限、塑限等試驗(yàn)）的土樣需過(guò)0.5mm篩；力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)用土樣需過(guò)2mm篩；擊實(shí)試驗(yàn)土樣需過(guò)5mm篩。過(guò)篩后土樣，取篩下土用四分法或分砂器，取出足夠數(shù)量的代表性試驗(yàn)用土，分別裝入玻璃缸內(nèi)，貼上標(biāo)簽；以備試驗(yàn)之用。對(duì)風(fēng)干土，需測(cè)定風(fēng)干含水率。三、試樣的制備一、準(zhǔn)備程序１.土樣描述：如顏色、初步分類(lèi)、氣3.為配制一定含水率的土樣：取過(guò)篩后的風(fēng)干土1~5kg，測(cè)量風(fēng)干含水率w0，設(shè)需配制成含水率為w1的土樣備用，則需加水質(zhì)量為：mw—制備試樣所需要的加水量g；m0—風(fēng)干土的質(zhì)量g。加水前，將土樣平鋪在不吸水的盤(pán)內(nèi)，計(jì)算出的需加水量，靜置一段時(shí)間，拌和均勻后密封裝入玻璃缸內(nèi)蓋緊，濕潤(rùn)一晝夜后備用；3.為配制一定含水率的土樣：取過(guò)篩后的風(fēng)干土1~5kg，測(cè)量4.制備試樣或試驗(yàn)前測(cè)定土樣含水率，要求實(shí)測(cè)含水率與制備含水率差值不超過(guò)±1％；5.當(dāng)用不同土層的土制備混合土樣時(shí)，先按預(yù)定比例計(jì)算規(guī)定配合比時(shí)各種土的比例，然后按上述制備擾動(dòng)土樣的方法制備混合土樣；6.對(duì)砂及砂礫土，按四分法或分砂器得到足夠的代表性土樣作顆粒分析。其它土樣過(guò)5mm篩，篩上土和篩下土分別儲(chǔ)存作不同試驗(yàn)。1.根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，將擾動(dòng)土制備成需要的試樣，用于進(jìn)行濕化、膨脹、滲透、壓縮、剪切等試驗(yàn)用；2.試樣制備數(shù)量視需要而定，一般應(yīng)多制1～2個(gè)試樣備用，平行試驗(yàn)或一組內(nèi)的試樣干密度、含水率與制備標(biāo)準(zhǔn)之差分別要求在0.02g/cm3和±1%的范圍內(nèi)；二、擾動(dòng)土樣和試樣制備4.制備試樣或試驗(yàn)前測(cè)定土樣含水率，要求實(shí)測(cè)含水率與制備含水1.小心開(kāi)啟原狀土樣包裝，整平土樣兩端。按試驗(yàn)要求切取試樣。切樣時(shí)環(huán)刀與土樣要密合，同一組試樣必須為同種土，且試樣間密度相差不超過(guò)0.03g/cm3，含水率相差不超過(guò)2%；2.切樣過(guò)程中對(duì)土樣進(jìn)行描述：層次、顏色、初步定名、雜質(zhì)、氣味、均勻性、是否含有機(jī)質(zhì)和有無(wú)裂縫等；3.將剩余土樣用蠟紙包好，置于保濕器內(nèi)，以備補(bǔ)作試驗(yàn)之用，切削余土用作物理性質(zhì)試驗(yàn)。三、原狀土試樣制備土的孔隙逐漸被水填充的過(guò)程稱(chēng)為飽和，當(dāng)孔隙被水充滿(mǎn)時(shí)的土，稱(chēng)為飽和土。原狀土試樣和擾動(dòng)土試樣根據(jù)工程需要或試驗(yàn)要求需進(jìn)行飽和時(shí)，可采用下述方法：四、試樣飽和1.小心開(kāi)啟原狀土樣包裝，整平土樣兩端。按試驗(yàn)要求切取試樣。1.砂土。可直接在儀器內(nèi)侵水飽和。2.不易透水的粘性土。滲透系數(shù)小于10-4cm/s的粉土和粘土，宜采用抽氣真空飽和法；3.較易透水的粘性土。滲透系數(shù)大于10-4cm/s的粉土可采用毛細(xì)飽和法。毛細(xì)飽和法的步驟如下：將試樣置于飽和器中，將裝好試樣的飽和器放入水箱內(nèi)，注入清水，水面不宜將試樣淹沒(méi)，使土中氣體可以排除。借土的毛細(xì)管作用使試樣飽和；毛細(xì)飽和時(shí)間一般需3天左右；真空抽氣飽和法：將試樣置于飽和器中，裝好試樣的飽和器放入真空缸內(nèi)；將真空缸與抽氣機(jī)接通，當(dāng)真空壓力表讀數(shù)接近一個(gè)大氣壓力時(shí)（抽氣時(shí)間不少于1h），微開(kāi)管夾，將清水徐徐注入真空缸（保持真空壓力讀數(shù)不變）；待水淹沒(méi)飽和器后停止抽氣，開(kāi)管夾使空氣進(jìn)入真空缸，靜止一段時(shí)間，細(xì)粒土宜為10h，使試件充分飽和。四、試樣飽和1.砂土。可直接在儀器內(nèi)侵水飽和。3.較易透水的粘性土。滲透土的力學(xué)性質(zhì)常受含水率控制，粘性土具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，且結(jié)構(gòu)一經(jīng)破壞，即不可恢復(fù)成原狀結(jié)構(gòu)。因此根據(jù)不同用途，土樣和試樣保存方法也不同，主要遵循如下原則：1.進(jìn)行液限、塑限、比重和顆粒分析等物理指標(biāo)試驗(yàn)，這與含水率和結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，僅需取代表性試樣放于試樣盤(pán)中即可；2.進(jìn)行天然含水率試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)等項(xiàng)目時(shí)，需保持土的天然狀態(tài)或預(yù)定的制備試樣，故要求：試驗(yàn)時(shí)才開(kāi)啟土樣，試驗(yàn)前將土樣妥善保存在土樣間內(nèi)，試驗(yàn)過(guò)程中，制備好但還未開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)用的試樣應(yīng)放于保濕缸內(nèi)；3.試驗(yàn)余下的土樣，應(yīng)放于試樣間的試樣架上，保存至少3個(gè)月以備查證。五、土樣和試樣保存土的力學(xué)性質(zhì)常受含水率控制，粘性土具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)四、操作步驟1．首先檢查壓縮容器及設(shè)備是否齊全，然后將大護(hù)環(huán)、大透水石下護(hù)環(huán)按順序放好，將濾紙放上，把切好的土樣連同環(huán)刀放入壓縮盒內(nèi)（環(huán)刀刃口朝下）在套上小護(hù)環(huán)放濾紙及透水石加壓縮盒蓋。2．檢查儀器是否靈敏，后將裝好土樣的壓縮盒放入儀器內(nèi)，調(diào)整杠桿水平，裝上百分表。3．施加予壓，以保證試樣與儀器上下之間各個(gè)部位接觸良好（施加1kPa的預(yù)壓或手指輕點(diǎn)擊），然后調(diào)整百分表至零位。四、操作步驟1．首先檢查壓縮容器及設(shè)備是否齊全，然后將大護(hù)環(huán)4．加壓。一般按照0.05、0.1、0.2、0.3、0.4MPa順序加壓，每級(jí)按15min讀數(shù)一次（此為按學(xué)時(shí)數(shù)靈活掌握），在每次加壓后應(yīng)立即調(diào)整杠桿之水平。5．當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，先退去荷載，后拆除百分表，再取出土樣，并將儀器擦凈。4．加壓。一般按照0.05、0.1、0.2、0.3、0.4M壓縮固結(jié)試驗(yàn)課件壓縮固結(jié)試驗(yàn)課件壓縮固結(jié)試驗(yàn)課件壓縮固結(jié)試驗(yàn)課件壓縮固結(jié)試驗(yàn)課件壓縮固結(jié)試驗(yàn)課件壓縮固結(jié)試驗(yàn)課件壓縮固結(jié)試驗(yàn)課件壓縮固結(jié)試驗(yàn)課件壓縮固結(jié)試驗(yàn)課件五、計(jì)算及試驗(yàn)誤差計(jì)算試樣的初始孔隙比e0

式中：ρw——水的密度，g/cm3GS——土的比重；

ρ0——試樣的初始密度，g/cm3W0——試樣初始含水量。

五、計(jì)算及試驗(yàn)誤差計(jì)算試樣的初始孔隙比e0

五、計(jì)算及試驗(yàn)誤差各級(jí)荷載下的孔隙比ei

式中：h0試樣的高度為20mm。壓縮系數(shù)av:

壓縮模量Es

五、計(jì)算及試驗(yàn)誤差各級(jí)荷載下的孔隙比ei壓縮系數(shù)av:六、試驗(yàn)結(jié)果壓縮試驗(yàn)中六、試驗(yàn)結(jié)果(4)試驗(yàn)結(jié)果（孔隙比）的推導(dǎo)1e0e孔隙固體顆粒H0Se由三相草圖：可得到e-p關(guān)系(4)試驗(yàn)結(jié)果（孔隙比）的推導(dǎo)1e0e孔隙固體H0Se由三e-p曲線(xiàn)–壓縮系數(shù)a壓縮系數(shù)a1-2常用作比較土的壓縮性大小壓縮系數(shù)：01002003000.60.70.80.91.0epe

p(kPa)e-p曲線(xiàn)–壓縮系數(shù)a壓縮系數(shù)a1-2常用作比較土的壓縮性大10010000.60.70.80.9eCc1p(kPa，lg)e-lgp曲線(xiàn)特點(diǎn)：在壓力較大部分，

接近直線(xiàn)段指標(biāo)：反映了土的應(yīng)力歷史壓縮指數(shù)Cc10010000.60.70.80.9eCc1p(kPa，l土的試樣單向受壓，