固结实验报告

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一、概述

土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的性能。在工程中所遇到的压力（通常在16kg/cm2以内）作用下，土的压缩可以认为只是由于土中孔隙体积的缩小所致（此时孔隙中的水或气体将被部分排出），至于土粒与水两者本身的压缩性则极微小，可不考虑。

压缩试验是为了测定土的压缩性，根据试验结果绘制出孔隙比与压力的关系曲线（压缩曲线)，由曲线确定土在指定荷载变化范围内的压缩系数和压缩模量.

二、仪器设备

1、小型固结仪:包括压缩容器和加压设备两部分，环刀（内径Ф61。8mm，高20mm，面积30cm2），单位面积最大压力4kg/cm2；杠杆比1：20。

2、测微表:量程10mm，精度0.01mm。

图6-1 固结仪示意图

1-水槽 2-护环 3-环刀 4-导环 5-透水石 6-加压上盖 7-位移计导杆 8-位移计架 9-试样

3、天平，最小分度值0.01g及0。1g各一架.

4、毛玻璃板、滤纸、钢丝锯、秒表、烘箱、削土刀、凡士林、透水石等.

三、操作步骤

1、按工程需要选择面积为30cm2的切土环刀，环刀内壁涂上一薄层凡士林，刀口应向下放在原状土或人工制备的扰动土上，切取原状土样时应与天然状态时垂直方向一致.

2、小心边压边削，注意避免环刀偏心入土，应使整个土样进入环刀并凸出环刀为止,然后用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平,擦净环刀外壁。

3、测定土样密度，并在余土中取代表性土样测定其含水率,然后用圆玻璃片将环刀两端盖上，防止水分蒸发.

4、在固结仪的固结容器内装上带有试样的切土环刀（刀口向下），在土样两端应贴上洁净而润湿的滤纸,放上透水石,然后放入加压导环和加压板以及定向钢球.

5、检查各部分连接处是否转动灵活；然后平衡加压部分（此项工作由实验室代做）.即转动平衡锤，目测上杠杆水平时，将装有土样的压缩部件放到框架内上横梁下,直至压缩部件之球柱与上横梁压帽之圆弧中心微接触.

6、横梁与球柱接触后,插入活塞杆,装上测微表,使测微表表脚接触活塞杆顶面,并调节表脚，使其上的短针正好对准6字,再将测微表上的长针调整到零,读测微表初读数R0。

7、加载等级:按教学需要本次试验定为0.5、1。0、2.0、3.0、4。0kg/cm2五级；即50、100、200、300、400Kpa(1Kpa=0.001N/mm2）五级荷重系累计数值），如第一级荷载0.5kg/cm2需加砝码1。5kg以后三级依次计算准确后加入砝码，加砝码时要注意安全，防止砝码放置不稳定而受伤。

8、每级荷载经10分钟记下测微表读数，读数精确到0。01mm。然后再施加下一级荷载，以此类推直到第五级荷载施加完毕，记录测微表读数R1、R2、R3、R4、R5。

9、试验结束后，必须先卸下测微表，然后卸掉砝码，升起加压框架,移出压缩仪器，取出试样后将仪器擦洗干净。

四、成果整理

1、按下式(6—1)计算试样的初始孔隙比e0：

e0

dsw1w001 （6—1）

式中 ds-土粒比重；

w—水的密度,一般可取1g/cm3；

w0-试样初始含水率；

0-试样初始密度(g/cm3)。

2、按下式（6—2）计算试样中颗粒净高hs:

hs

h01e0 （6—2）

式中 h0-试样的起始高度，即环刀高度（mm）。

3、计算试样在任一级压力Pi（千帕）作用下变形稳定后的试样总变形量Si。

SiR0RiSie （6—3）

式中 R0-试验前测微表初读数(mm);

Ri—试样在任一级荷载Pi作用下变形稳定后的测微表读数(mm）; Sie—各级荷载下仪器变形量（mm）.（由实验室提供资料)

4、计算各级荷载下的孔隙比ei。

e

e1 M1

（6—4）

M2 Sieie01e0h0

e2 p1 p2 α 式中 e0—试样初始孔隙比；

h0—试样的起始高度（即环刀高度）（mm）；

P(kPa)

Si—第i级荷载作用下变形稳定后的

试样总变形量（mm)。

5、绘制e~p压缩曲线（见图6—2）

图6—2 压缩曲线

以孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标， 可以绘出e~p关系曲线，此曲线称为压缩曲线.

6、按式（6-5）计算某一压力范围内压缩系数

e1e2 (Mpa—1） p 2  p 1 （6—5）

式中 p1100kpa,

p2200kpa。

采用p=100～200kpa压力区间相对应的压缩系数1~2来评价土的压缩性.值是判断土的压缩性高低的一个重要指标.1~2的大小将地基土的压缩性分为以下三类:

10.5Mpa1~2当时，为高压缩性土；

110.5Mpa0.1Mpa12当时，为中压缩性土; 10.1Mpa12当时，为低压缩性土.

7、计算某一荷载范围的压缩模量Es：

Es1eia （6—6）

式中 ei—孔隙比 ； —压缩系数。

8、试验记录与计算:

含水率试验记录

试样 编号 3 盒质量 （g） 25.9 25.9 25.9 盒加湿 盒加干 湿土 干土 土质量 土质量 质量 质量 (g) (g） (g） （g) 135.6 114.2 109.7 88.3 135。6 114。2 109.7 88.3 135.6 114.1 109.7 88。2 含水率 （％） 24。24 24。24 24.38 平均 含水率 （%） 24.29 密度试验记录

试样编号 环刀号 1 2 环刀环刀 湿土 加湿质量 质量 土质（g） (g） 量（g） 155。8 43.3 112.5 环刀 平 均 湿密度 容积 湿密度 3) （g/cm（cm3） （g/cm3） 60 60 1.875 1。882 含水率（％) 干密度（g/cm3） 平 均 干密度 (g/cm3） 3 156。2 43。3 112.9 1.8785 24.29 24.29 1.509 1.514 1.5115 压 缩 曲 线

固结试验记录

试样编号：3 试样面积：30㎜2 试验前孔隙比 e0：0.5799

土粒相对密度ds： 2。3878g/cm3 试验前试样高度h0: 20 mm 试验日期: 2015年11月27日 试样密度及含水量w的测定记录见下面表格。 试验前ρ＝1。8785g/cm3 试验前ω= 24.29% 压 力（kg/cm2） 土样1初时刻读数（mm) 0.5 9。985 1。0 9.985 8。855 1.130 9.401 7.641 1.760 1.445 2。0 9.985 8。380 1.605 9。401 6.650 2.751 2。178 3。0 9.985 8。082 1.903 9.401 5.991 3.410 2。657 4.0 9.985 7.811 2。174 9.401 5。490 3.911 3.043 土样1末时刻读数（mm） 9。243 土样1形变量(mm) 土样2初时刻读数（mm) 土样2末时刻读数(mm) 土样2形变量(mm) 平均形变量Si（mm） 各级荷载作用下压缩稳定后试样的孔隙比 0。742 9。401 8.321 1。080 0.911 0.5079 0。4658 0。4078 0.3700 0。3395 eie0(Si/h0)(1e0) e1e2p2p1 0.58（Mpa-1) 该土为 高 压缩性土 a12

五、实验分工与体会

实验分工:

实验前期，组内三名男同学到实验室外取土，一名女同学在实验室内擦拭、看护实验仪器。

在固结实验中，由于操作相对较简单,所以一名同学加载砝码,一名同学读数，一名同学记录数据。然后四名同学轮换操作。

实验结束后，全组成员清洗仪器，打扫实验台及附近卫生。

实验体会:

固结实验并不是很难，操作简单，原理易懂，但由于土的固结时间过长，所以在两次加载之间要经历相对较漫长的等待。虽然师兄说，如果读数长时间没有变化，就可以减少固结时间，但我们组认为做实验应该严谨,所以坚持等到实验规定时间之后才进行下一次加载。也是由于这一缘故，当其他组完成实验时，我们还有很多次加载没有完成。虽然实验结束时已经很晚了,但我认为这是值得的。在实验的过程中,我们保持了实验应有的客观、严谨、细心、耐心地原则,认真地完成了这次实验。