土的固结试验步骤

土的固结实验

实验目的：

本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。

基本原理：

侧限压缩试验又称固结试验。土体的固结是指土体在外力作用下，土体中的水和气体被逐渐排走，孔隙体积减小，土颗粒之间重新排列的现象。

土的固结试验是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。

仪器设备：

1.固结容器：由环刀、护环、透水石、水槽、加压上盖组成

2.环刀：高20mm，面积30cm2或50cm2;

3.加压设备：应能垂直地在瞬间施加各级规定的压力，且没有冲击力，压力准确度应符合现行国家标准《土工仪器的基本参数及通用技术条件》GB／T15406的规定。

4.变形量测设备：量程10mm，最小分度值为0.01mm的百分表或准确度为全量程0.2％的位移传感器。

5.其它：开土刀、过滤纸等。

实验步骤：

1、试样制备：按密度试验要求取原状土或制备扰动土土样。并测定试样的含水

率和密度，取切下的余土测定土粒比重。试样需要饱和时，应按规定进行抽气饱和；

2、安装：在压密容器中放置好透水石和滤纸，将带有环刀的试样和环刀一起刃

口向下小心放入护环，再在试样上放置滤纸和透水石，最后放上传压活塞，安装加压装置和百分表；

3、调零：施加预压力使试样与仪器上下各部件之间接触，将百分表或传感器调

整到零位或测读初读数，通常将百分表测距调到大于8mm；

4、加载：确定需要施加的各级压力，压力等级宜为12.

5、25、50、100、200、

400、800、1600、3200kPa。第一级压力的大小应视土的软硬程度而定，宜

用12.5kPa 、25kPa 或50kPa 。最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。只需测定压缩系数时，最大压力不小于400kPa ；

5、沉降记录（建议，实际操作没有按照这个执行）：施加每级压力后24h 测定试样高度变化作为稳定标准，每间隔1小时变形小于0.01mm 时，作为稳定读数；测定沉降速率时，施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化。时间为6s 、15s 、lmin 、2minl5s 、4min 、6minl5s 、9min 、12minl5s 、16min 、20minl5s 、25min 、30minl5s 、36min 、42minl5s 、49min 、64min 、l00min 、200min 、400min 、23h 、24h ，至稳定为止；

6、加第二级荷载：记下稳定读数后，施加第二级荷载。依此逐级加荷，至试验结束；

7、试验结束：最后一级荷载稳定后，先卸除百分表，然后卸除砝码，升起加压框，拆除仪器各部件，取出试样，测定含水率。

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。

数据及处理：

试样体积V=60cm 3，质量m=117.6g ，初始高h 0=20mm ，含水量26.2%ω=，比重G S =2.71， 初始孔隙比0(1) 2.711 1.26260110.7449117.6s w G V e m ρω+???=

-=-= 各级压力下最终孔隙比0

00i h Δh )

e (1e e +-=

e 1、e 2分别取p i 为100kPa 、200kPa 时对应的孔隙比

压缩系数：112210.67650.65070.258200100

v e e a MPa p p ---===--, 0.11MPa -

==?，4MPa

误差分析：

1、 削去余土时，用削掉的土涂抹，导致孔隙被填上，导致0e 减小

2、 实验过程中，实验仪器砝码太靠近实验平台柜子把手，导致实验实际重量减小

3、 人工读数产生误差

4、 实验开始时，传压活塞突然下降，导致瞬时土样下降，影响实验精确度

土力学实验

问答题 1.三轴试验中周围压力大小与工程实际荷载相适应，对吗？ 答：对的，并尽可能使最大周围压力与土体的最大实际荷重大致相等，也可按100kpa ，200kpa ，300kpa ，400kpa 施加。 2.在h-w 图中，怎么判断液限和塑限？ 答：h=2mm 时，对应含水率为塑限；h=17mm 时，对应含水率为液限。 3.在液限，塑限实验中，锥体弄脏了，怎么办？ 答：抹干净，涂少许凡士林即可再用。 4.环刀内壁涂一薄层凡士林，主要为了什么？ 答：主要为了取出土样时避免弄脏手，使内壁更干净。次要是为了容易取出。 5.击实试验中，怎么控制喷水的质量？ 答：将盛好土的盛土盘放在天平上，记录盘和土的质量，然后在天平上一边称量一边均匀喷水，直至加完所需水量。 6.实验室只有称量2000g 的天平，但现要称量3000g 的试样，怎么办？ 答：将盛土盘放在两个天平上，记录盘的质量 m 0，往盘上加土，直至两个天平上读数加起来等于 m 0 +3000g 简述题 1.三轴试验的结束条件是什么？ 答：当轴向量力环读数出现峰值，再剪3%~5%的垂直应变（或没有峰值时，轴向应变达到20%）后，试验结束。 2.三轴不固结不排水剪试验中怎样施加周围压力？ 答：开周围压力阀，施加所需的周围压力，周围压力大小应与工程实际荷重相适应，并尽可能使最大围压与土体最大实际荷重大致相等。也可按100kpa ，200kpa ，300kpa ，400kpa 施加。 3.UU 试验中怎么施加轴向压力？ 答：剪切应变速率宜每分钟应变0.5%~1.0%启动电动机，合上离合器，开始剪切。每产生0.2%或0.5%轴向应变时，测计测力环变形和孔隙水压力，直至土样破坏或应变量进行到20%为止。 4.简述含水率试验的过程。 答：1）取代表性试样15~30g ，对于砾类土，取100g 以上试样。放入铝盒内，迅速盖好盒盖，称量m 1，准确至0.01g 。称量结果减去铝盒质量m 0，得湿土质量m m m 0 1-=

清华大学高等土力学复习题

高等土力学 第一章土的物质构成及分类 1蒙脱石和伊利石晶胞结构相同，但蒙脱石具有较大的胀缩性，为什么？ 2用土的结构说明为什么软粘土具有较大流变特性，原生黄土具湿陷性？ 3试述非饱和土中水的迁移特征及控制迁移速率的主要因素？ 4非饱和土中水的运移规律与饱和土中水的渗透规律有什么不同？ 试述非饱和土和饱和土中孔隙水迁移规律的异同点？ 5X射线衍射法是怎样分析粘土矿物成份的？ 6粘土表面电荷来源有哪几方面？利用粘粒表面带电性解释吸着水（结合水）形成机理？ 7非饱和土中土水势以哪种为主？如何测定非饱和土的土水势大小？ 8非饱和土中的土水势主要由哪个几个部分组成？非饱和土中水的迁移速率主要与哪几种因素有关？ 9请用粘性土的结构解释粘性土具有可塑性而砂土没有可塑性的机理。 10试简明解说土水势的各分量？ 11土的结构有哪些基本类型？各有何特征？ 12分散土的主要特征是什么？为什么有些粘性土具有分散性？ 13粘性土主要有哪些性质，它们是如何影响土的力学性质的？ 14为什么粘土颗粒具有可塑性、凝聚性等性质，而砂土颗粒却没有这些性质？ 15非饱和粘性土和饱和的同种粘性土（初始孔隙比相同）在相同的法向应力作用下压缩，达到稳定的压缩量和需要的时间哪个大，哪个小，为什么？ 16粘土的典型结构有哪几种，它们与沉积环境有什么联系，工程性质方面各有何特点？

17粘性土的结构与砂土的结构有什么不同？ 18为什么粘性土在外力作用下具有较大流变特性？ 19粘土矿物颗粒形状为什么大都为片状或针状，试以蒙脱石的晶体结构为例解释之。 第二章土的本构关系及土工有限元分析 1中主应力对土体强度和变形有什么影响？分别在普通三轴仪上和平面应变仪上做 试验，保持σ3为常量，增加σ1－σ3所得应力应变关系曲线有何不同？所得强度指标是否相同？ 2屈服面和硬化规律有何关系？ 3弹塑性柔度矩阵[C]中的元素应有哪三点特征？ 4剑桥弹塑性模型应用了哪些假定？欲得到模型参数应做哪些试验？ 5广义的“硬化”概念是什么？什么叫硬化参数？ 6什么是流动规则？什么叫塑性势？流动规则有哪两种假定？ 7弹塑性模型中，为什么要假定某种型式的流动法则，它在确定塑性应变中有何作用？ 8根据相适应的流动规则，屈服面和塑性应变增量的方向有何特征？ 9试解释为什么球应力影响塑性剪应变？ 10什么叫土的变形“交叉效应”？“交叉效应”对土的刚度矩阵[D]或柔度矩阵[C]有何影响？ 11什么叫应力路径？什么叫应力历史？试结合图示说明它们对土的变形的影响？ 12什么叫土的“各向异性”？考虑“各向异性”对土的刚度矩阵[D]或柔度矩阵[C]有何影响？ 13哪些因素影响土的变形？或土体变形有哪些特征？ 14什么叫剪缩？什么叫剪胀？什么样的土表现为剪胀，怎样的土表现为剪缩？邓肯双曲线模型能否反映剪胀，剪缩？为什么？修正剑桥模型能否反映？

土工试验操作规程

试样制备 1.1.1 本试验方法适用于颗粒粒径小于60mm的原状土和扰动土。 1.1.2 根据力学性质试验项目要求，原状土样同一组试样间密度的允许差值为0.03g/cm3；扰动土样同一组试样的密度与要求的密度之差不得大于±0.01 g/cm3；一组试样的含水率与要求的含水率之差不得大于±1%。 1.1.3 试样制备需的主要仪器设备，应符合下列规定： 1 细筛：孔径0.5mm，2mm。 2 洗筛：孔径0.075mm。 3 台秤和天平：称量500g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.01g。 4 环刀：不锈钢材料制成，内径61.8mm和79.8mm，高20mm；内径61.8mm，高40mm。 5 其他：包括切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿缸、喷水设备等。 1.1.4 原状土试样制备，应按下列步骤进行： 1 将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样取出土样。检查土样结构，当确定土样已受扰动或取土质量不符合规定时，不应制备力学性质试验的试样。 2 根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，秤环刀和土的总质量。 3 从余土中取代表性试样测定含水率，比重、颗粒分析、界限含水率等项试验的取样，应按本标准第1.1.5条2款步骤的规定进行。 4 切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述，对低塑性和高灵敏度的软土、制样时不得扰动。 1.1.5 扰动土试样的备样，应按下列步骤进行： 1 将土样从土样筒或包装袋中取出，对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行描述，并将土样切成碎块，拌和均匀，取代表性土样测定含水率。 2 对均质和含有机质的土样，宜采用天然含水率状态下代表性土样，供颗粒分析、界限含水率试验。对非均质土应根据试验项目取足够数量的土样，置于通风处凉干至碾散为止。对砂土和进行比重试验的土样宜在105～110℃温度下烘干，对有机质含量超过5%的土、含石膏和硫酸盐的土，应在65～70℃温度下烘干。 3 将风干或烘干的土样放在橡皮板上用橡皮锤碾散。 4 对分散后的粗粒土和细粒土，应按本标准表B.1.1的要求过筛。对含细粒土的砾质土，应先用水浸泡并充分搅拌，使粗细颗粒分离后按不同试验项目的要求进行过筛。 含水率试验 2.1.1 本试验方法适用于粗粒土、细粒土和有机质土。 2.1.2 本试验所用的主要仪器设备，符合下列规定： 1 电热烘箱：应能控制温度为105～110℃。 2 天平：称量200g，最小分度值0.01g；称量1000g，最小分度值0.1g。 2.1.3 含水率试验，应按下列步骤进行： 1 取具有代表性试样15～30g或用环刀中的试样，有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g，放入称量盒内，盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0.01g。 2 打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105～110℃的恒温下烘至恒量。烘干时间对粘土、粉土不得小于8h，对砂土不得小于6h，对含有机质超过干土质量5%的土，应将温度控制在65～70℃的恒温下烘至恒量。

一些土力学试验实验

实验一：密度试验（环刀法） 一、概述 土的密度ρ是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm3。土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的重要依据，也是挡土墙土压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的重要指标之一。土的密度一般是指土的天然密度。 二、试验方法及原理 密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。对于细粒土，宜采用环刀法；对于易碎、难以切削的土，可用蜡封法，对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。环刀法就是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与环刀体积之比即为土的密度。 1．仪器设备 (1)恒质量环刀：内径6. 18cm(面积30cm2）或内径7. 98cm(面积50cm2），高20mm，壁厚1.5mm； (2)称量500g、最小分度值0. 1g的天平； (3)切土刀、钢丝锯、毛玻璃和圆玻璃片等。 2. 操作步骤 (1) 按工程需要取原状土或人工制备所需要求的扰动土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸，整平两端放在玻璃板上。 (2) 在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀的刀刃向下放在土样上面，然后用手将环刀垂直下压，边压边削，至土样上端伸出环刀为止，根据试样的软硬程度，采用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平，并及时在两端盖上圆玻璃片，以免水分蒸发。

(3)擦净环刀外壁，拿去圆玻璃片，然后称取环刀加土质量，准确至0. 1g。 环刀法试验应进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于0.03 g/cm3.，并取其两次测值的算术平均值。 实验二：含水率试验（烘干法） 一、概述 土的含水率是指土在温度105-110℃下烘到衡量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。 二、试验方法及原理 含水率试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内试验的标准方法。烘干法是将试样放在温度能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。 1．仪器设备 (1)保持温度为105110℃的自动控制电热恒温烘箱或沸水烘箱、红外烘箱、微波炉等其他能源烘箱； (2)称量200g、最小分度值0. 0lg的天平； (3)装有干燥剂的玻璃干燥缸； (4)恒质量的铝制称量盒。 2．操作步骤 (1)从土样中选取具有代表性的试样15~30g（有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g)，放人称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0. 0lg。 (2)打开盒盖，将试样和盒一起放人烘箱内，在温度105^-110℃下烘至恒量。试样烘至恒量的时间，对于粘土和粉土宜烘8~10h，对于砂土宜烘6~8h。对于有机质超过干土质量5％的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下进行烘干。 (3)将烘干后的试样和盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放人干燥器内冷却至室温。 (4)将试样和盒从干燥器内取出，称盒加干土质量，准确至0. 0lg。 烘干法试验应对两个试样进行平行铡定，并取两个含水率测值的算术平均值。当含水率小于40％时，允许的平行测定差值为1％；当含水率等于、大于40%时，允许的平行测定差值为2％。 实验三：土的压缩、固结试验 一、概述 标准固结试验就是将天然状态下的原状土或人工制备的扰动土，制备成一定规格的土样，然后在侧限与轴向排水条件下测定土在不同荷载下的压缩变形，且试样在每级压力下的固结稳定时间为24h。 二、试验方法与原理 1. 仪器设备 (1) 固结容器。由环刀、护环、透水板、加压上盖等组成，土样面积30cm2或50cm2，高度2cm。 (2）加荷设备。可采用量程为5～l0kN的杠杆式、磅秤式或气压式等加荷设备。 (3) 变形量测设备。可采用最大量程l0mm, 最小分度值0.0lmm的百分表，也可采用一准确度为全量程0. 2％的位移传感器及数字显示仪表或计算机。

《土工试验规程》(SL237-1999)土力学简版要点

土力学实验指导书 目录 土力学实验的目的 (1) 一、颗粒分析试验 (1) [附1-1]筛析法 (1) [附1-2]密度计法（比重计法） (2) 二、密度试验（环刀法） (5) 三、含水率试验（烘干法） (5) 四、比重试验（比重瓶法） (6) 五、界限含水率试验 (8) 液限、塑限联合测定 (8) 六、击实试验 (10) 七、渗透试验 (11) [附7-1]常水头试验（70型渗透仪） (11) [附7-2]变水头试验（南55型渗透仪） (12) 八、固结试验（快速法） (13) 九、直接剪切试验 (15) 十、相对密度试验 (16) 十一、无侧限抗压强度试验 (18) 十二、无粘性土休止角试验 (19) 十三、三轴压缩试验 (20)

土力学实验指导书 《土力学实验》的目的 土力学试验是在学习了土力学理论的基础上进行的，是配合土力学课程的学习而开设的一门实践性较强的技能训练课。根据教学计划的需要，安排试验内容，以突出实践教学，突出技能训练。 试验课的目的：一、是加强理论联系实际，巩固和提高所学的土力学的理论知识；二、是增强实践操作的技能；三、是结合工程实际，让学生掌握土工试验的全过程和运用实验成果于实际工程的能力。 《土力学实验》的内容及要求 土力学实验指导书是依据中华人民共和国水利部发布《土工试验规程》（SL237－1999）规范编写的。根据教学大纲要求，安排下列实验项目。也可根据实验学时选做。 一、颗粒分析试验 [附1－1] 筛分法 （一）试验目的 测定干土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。 （二）试验原理 土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质，工程上常依据颗粒组成对土进行分类，粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的，细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素，则不能单以颗粒组成进行分类，而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。颗粒分析试验可分为筛析法和密度计法，对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定，而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。 （三）仪器设备 1．标准筛：孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm； 2．天平：称量1000g，分度值0.1g； 3．台称：称量5kg，分度值1g； 4．其它：毛刷、木碾等。 （四）操作步骤 1．备土：从大于粒径0.075mm的风干松散的无粘性土中，用四分对角法取出代表性 的试样。 2．取土：取干砂500g称量准确至0.2g。 3．摇筛：将称好的试样倒入依次叠好的筛，然后按照顺时针或逆时针进行筛析。振摇时间一般为10～15分钟。 4．称量：逐级称取留在各筛上的质量。 （五）试验注意事项 1．将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。 2．筛析法采用振筛机，在筛析过程中应能上下振动，水平转动。 3．称重后干砂总重精确至 2g。 （六）计算及制图 1．按下列计算小于某颗粒直径的土质量百分数：

2017高等土力学试题-(1)

2017高等土力学 1.在土的弹塑性模型中, 屈服面和破坏面有何不同和有何联系？ 答：屈服面是土体的应力在应力空间上的表现形式，可以看成是三维应力空间里应力的一个坐标函数，因此对土体来说，不同的应力在应力空间上有不同的屈服面，但是破坏面是屈服面的外限，破坏面的应力在屈服面上的最大值即为破坏面，超过此限值土体即破坏。 2.何谓曼代尔－克雷尔效应？ 答：土体在固结的初期，内部会出现孔隙水压力不消散而是上升，布局地区孔隙水压力超过初始值的现象。此效应仅在三维固结中出现，而在一维固结试验中并没有出现，在Biot的“真三维固结”理论可以解释磁现象。 3.与剑桥模型相比，清华弹塑性模型可以反映土的由剪应力引起的体积膨 胀（剪胀）。说明它是如何做到这一点的。 答：清华模型的硬化参数是关于塑形体应变和塑形剪应变的函数，而剑桥模型不是；此外，清华模型的屈服面椭圆与强度包线的交点不是椭圆顶点，因此会有剪胀。 4.天然岩土边坡的滑坡大多在雨季发生，解释这是为什么。 答：天然岩土边坡的滑坡发生总结起来两个原因，其一抗滑力减小，其二下滑力增大。在暴雨的天气中，因为地表雨水的下渗导致岩土体的含水率增加，从而提高了岩土体的重量，增大了下滑力；下雨天气因为雨水的下渗，岩土体遇水软化的特性导致抗滑力减小；另外在渗透性好的岩土体中，岩土体内部雨水沿坡面下渗，渗透力会降低岩土坡体的安全系数，因此一上几方面的原因导致了滑坡大部分发生在雨季。 5.比奥（Biot）固结理论与太沙基－伦杜立克（Terzaghi-Randulic）扩散 方程之间主要区别是什么？后者不满足什么条件？二者在固结计算结 果有什么主要不同？ 答：区别：扩散方程假设应力之和在固结和变形过程中保持常数，不满足变形协调条件。 结果：比奥固结理论可以解释土体受力之后的应力、应变和孔压的生成和消散过程，理论上是严密计算结果也精确。比奥固结理论可以解释曼代尔-克雷效

高等土力学思考题与概念题

思考题 第一章： 1． 对于砂土，在以下三轴排水试验中，哪些试验在量测试样体变时应考虑膜嵌入 (membrane penetration)的影响？HC, CTC, CTE, RTC, RTE, 以及平均主应力为常数的TC TE 试验。 2．对于砂土，在常规三轴固结不排水(CU)压缩试验中，围压σ3为常数，其膜嵌入 (membrane penetration)效应对于试验量侧的孔隙水压力有没有影响，为什么？对于常规三轴固结排水试验对于试验有无影响？ 3．对于砂土，在常规三轴固结不排水(CU)压缩试验中，围压σ3为常数，其膜嵌入 (membrane penetration)效应对于试验的不排水强度有没有影响， 4．在周期荷载作用下饱和砂土的动强度τd (或σd )如何表示？定性绘出在同样围压σ3，不同初始固结比σ1/σ3下的动强度曲线。 5．在一定围压下，对小于、等于和大于临界孔隙比e cr 密度条件下的砂土试样进行固结不排水三轴试验时，破坏时的膜嵌入对于量侧的孔隙水压力有何影响？对其固结不排水强度有什么影响（无影响、偏大还是偏小）？ 6．在土工离心模型试验中进行固结试验，如果模型比尺为100，达到同样固结度，模型与原型相比，固结时间为多少？ 7．举出三种土工原位测试的方法，说明其工作原理、得到的指标和用途。 8．对于粗颗粒土料，在室内三轴试验中常用哪些方法模拟？各有什么优缺点？ 9．真三轴试验仪器有什么问题影响试验结果？用改制的真三轴试验仪进行试验，其应力范围有何限制？ 10． 在饱和土三轴试验中，孔压系数A 和B 反映土的什么性质？如何提高孔压系数B ？ 11． 在p, q 坐标、?σ,?τ坐标和在π平面坐标下画出下面几种三轴试验的应力路径（标出应力路径的斜率）。 （1） CTC （常规三轴压缩试验） （2） p ＝常数，b=0.5＝常数，真三轴试验； （3） RTE （减压的三轴伸长试验）。其中： 22)()()(21 3/)(3 13 12 132********σστσσσσσσσσσσσσ－＝＋＝-+-+-=++=q p

土力学实验报告

园林学院 土力学实验报告 学生姓名 学号2009041001 专业班级土木工程091 指导教师李西斌 组别第三组 成绩

实验目录 前言 (1) 实验一含水量试验 (2) 实验二密度实验 (5) 实验三液限和塑限试验 (7) 实验四固结试验 (13) 实验五直接剪切试验 (18)

前言 土是矿物颗粒所组成的松散颗粒集合体，其物理力学性质与其他材料不同；土力学是利用力学的基本原理和土工试验技术来研究土的强度和变形及其规律性的一门应用学科。 土的天然含水率、击实性、压缩性、抗剪强度是水利工程中的四大问题，他们的好坏与否直接关系到水利工程的经济效益与安全问题，因此在工程中作好土料的指标实验，确定出相应标对水利工程具有十分重要的意义。

实验一 含水量试验 一、概述 土的含水率 是指土在温度105~110℃下烘干至恒量时所失去的水质量与达 到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。 含水率是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。含水率的变化将使土物理力学性质发生一系列变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。含水率还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。 二、实验原理 土样在在105℃～110℃温度下加热，土中自由水会变成气体挥发，土恒重后， 即可认为是干土质量s m ，挥发掉的水分质量为w s m m m =-。 三、实验目的 测定土的含水量，供计算土的孔隙比、液性指数、饱和度等不可缺少的一个基本指标。并查表可确定地基土的允许承载力 四、实验方法 含水率实验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内实验的标准方法。在此仅用烘干法来测定。 烘 烘干法是将实样放在温度能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。 （一）仪器设备 （1）保持温度为105~110℃的自动控制电热恒温烘箱； （2）称量200g 、最小分度值0.01g 的天平； （3）玻璃干燥缸；

高等土力学历年真题

高等土力学历年真题 一、 黄土湿陷性机理与处治方法。(2010年) 1、黄土湿陷泛指非饱和的、结构不稳定的黄色土，在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著的附加下沉现象。黄土湿陷现象是一个复杂的地质、物理、化学过程，对于湿陷的机理目前国内外有多种假说，归纳起来可分为内因和外因两个方面。 黄土形成初期，季节性的少量雨水把松散的粉粒粘聚起来，而长期的干旱使水分不断蒸发，于是少量的水分以及溶于水中的盐类都集中到较粗颗粒的表面和接触点处，可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物。同时随着含水量的减少，土颗粒彼此靠近，颗粒间的分子引力以及结合水和毛细水的联结力逐渐加大，这些因素都增强了土粒之间抵抗滑移的能力，阻止了土体在自重压密，从而形成以粗粉粒为主体骨架的蜂窝状大孔隙结构。 当黄土受水浸湿或在一定外部压力作用下受水浸湿时，结合水膜增厚并楔入颗粒之间，于是结合水联系减弱，盐类溶于水中，各种胶结物软化，结构强度降低或失效，黄土的骨架强度降低，土体在上覆土层的自重压力或在自重压力与附加压力共同作用下，其结构迅速破坏，大孔隙塌陷，导致黄土地基附加的湿陷变形。 2、黄土地基处理方法 地基处理应考虑场地的选择和勘探，黄土湿陷类型的派别和地基处理方法的选择，以达到建筑设计经济与安全的要求。 灰土垫层 传统方法，用于高层建筑更能发挥其作用，它具有一定的胶凝强度和水稳定性，在基础压力作用下以一定的刚性角向外扩散应力，因而常用作刚性基础的底脚。 砂石垫层 用于地下水位较高的软弱土层，厚度约1-3m ，其下为工程性能良好的下卧层。 强夯法 是处理湿陷性黄土地基最经济的一种方法，其处理土层厚度一般用梅纳提出的估算公式QH z α= 灰土挤密桩 是处理大厚度湿陷性黄土地基方法之一，其作用是挤密桩周围的土体，降低或者消除桩深度内地基土的湿陷性，提高承载力。 振冲碎石桩 主要用于饱和黄土的地基处理，它以振冲置换作用为主。 打入混凝土预制桩 锤击沉入的钢筋混凝土预制桩，质量稳定，工艺简便，是目前高层建筑基础应用较广的一种。 灌注桩 主要用于饱和黄土填土地基，他是利用挖空或沉桩基将钢制桩管沉入土中成孔

(土工)固结实验(报告)

固结实验报告 专业班级学号姓名同组者姓名（写一个）实验编号实验名称固结实验 实验日期批报告日期成绩 一、实验目的 土的固结试验可测定土的压缩系数、压缩模量、体积压缩系数、压缩指数、回弹指数、竖向固结系数、水平向固结系数以及先期固结压力，为计算分析土的变形特性提供依据。 二、实验原理 土在外荷载作用下，其空隙间的水和空气逐渐被挤出，土的骨架颗粒之间相互挤紧，封闭气泡的体积也将缩小，从而引起土体的压缩变形。 三、实验仪器 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1：10。 2、测微表：量程10mm，精度0.01mm。 3、天平，最小分度值0.01g及0.1g各一架。 四、实验步骤 1、按工程需要选择面积为30cm2的切土环刀取土样。 2、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。 3、检查各部分连接处是否转动灵活；然后平衡加压部分。 4、横梁与球柱接触后，插入活塞杆，装上测微表，并使其上的短针正好对 R。 准6字，再将测微表上的长针调整到零，读测微表初读数0

5、加载等级：按教学需要本次试验定为0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、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。 7、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。 五、注意事项 1、使用仪器前必须严格按程序进行操作，对仪器不清楚的地方马上问老师 2、试验过程中不能卸载，百分表也不用归零。 六、实验数据记录与处理 压缩曲线

土力学实训总结

土力学实训总结转眼间，一周的实训马上就要结束了。这才觉悟到时间如白驹过隙，过得飞快。现在想起刚学这门课的时候对什么都觉得不知道老师讲了也不是很懂。就连出去跟老师在外面的铁路线路上实习。自己也是看热闹。对于许多东西都事是而非。即便老师讲了对于初次接触的我也只是觉得好奇。根本忘了自己学习的目的。 在实训的过程中我根据任务指导书上的要求，通过查课本把自己以前没有搞懂的问题认真的全都弄明白了。在每一个细节上都很认真地完成了。尤其是缩短轨配置的计算，把自己以前老搞混淆的计算步骤现在也搞清楚了。对于自己不懂的地方我也虚心的请教同学、和老师。经过同学和老师的耐心讲解自己以前不会的也彻底懂了，自己由以前对这门课的讨厌也变得喜欢。 实习过程中我对土力学的：土的密度试验，土的界限含水率试验，土的剪切试验，土的固结试验以及土的击实试验，都有了了解。现将了解到的知识总结如下： 实验一土的含水率试验 （一）、试验目的 105—1100C下烘于恒量时所失去的水的质量和干土质量的百分比值。土在天然状态下的含水率称为土的天然含水率。所以，试验的目土的含水率指土在的：测定土的含水率。 （二）、烘干法试验 1.操作步骤 （1）取代表性试样，粘性土为15—30g,砂性土、有机质土为50g,放入质量为m ，精确至0.01g. 的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量m 1 （2）打开盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105——1100C的恒温下烘干。烘干时间与土的类别及取土数量有关。粘性土不得少于8小时；砂类土不得少于6小时；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在65——700C的恒温下烘至恒量。

（3）将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温，称干土加盒质量m 为，精确至0.01g 2 实验二土的密度试验 （一）、试验目的 测定土在天然状态下单位体积的质量。 （二）、试验方法与适用范围 1、操作步骤 。 （1）测出环刀的容积V，在天平上称环刀质量m 1 （2）取直径和高度略大于环刀的原状土样或制备土样。 （3）环刀取土：在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀刃口向下放在土样上，随即将环刀垂直下压，边压边削，直至土样上端伸出环刀为止。将环刀两端余土削去修平（严禁在土面上反复涂抹），然后擦净环刀外壁。 （4）将取好土样的环刀放在天平上称量，记下环刀与湿土的总质量m 2 2、计算土的密度：按下式计算 3、要求：①密度试验应进行2次平行测定，两次测定的差值不得大于 0.03g/cm3，取两次试验结果的算术平均值；②密度计算准确至0.01 g/cm3. 实验三土的界限含水率试验 （一）、试验目的 细粒土由于含水量不同，分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态和固体状态。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水量；塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水量。 本试验的目的是测定细粒土的液限、塑限，计算塑性指数、给土分类定名，共设计、施工使用。 实验四土的击实试验 （一）、试验目的 本试验的目的是用标准的击实方法，测定土的密度与含水率的关系，从而确定土的最大干密度与最优含水率。 轻型击实试验适用于粒径小于5mm的粘性土，重型击实试验适用于粒径小于20mm 的土。 （二）、计算与制图 以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线，即为击实曲线。曲线峰值点的纵、横坐标分别代表土的最大干密度和最优含水率。如果曲线不能得出峰值点，应进行补点试验。 计算数个干密度下的饱和含水率。以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，在击实曲线的图中绘制出饱和曲线，用以校正击实曲线。 实验五土的固结试验 （一）、试验目的 本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的压缩系数、压缩指数、压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等。 （二）、试验方法

土力学实验报告

土力学 实验报告 姓名 班级 学号

含水量实验 一、实验名称：含水量实验 二、实验目的要求 含水量反映了土的状态，含水量的变化将使土的一系列物理力学性质指标 也发生变化。测定土的含水量，以了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数、饱和度和其他物理力学性质指标不可缺少的一个基本指标。 三、试验原理 土样在100~105℃温度下加热，途中自由水首先会变成气体，之后结合水也会脱离土粒的约束，此时土体质量不断减少。当图中自由水和结合水均蒸发脱离土体，土体质量不再变化，可以得到固体矿物即土干的重。土恒重后，土体质量即可被认为是干土质量m s ，蒸发掉的水分质量为土中水质量m w =m-m s 。 四、仪器设备 烘箱、分析天平、铝制称量盒、削土刀、匙、盛土容器等。 五、试验方法与步骤 1.先称量盒的质量m 1，精确至0.01g 。 2.从原状或扰动土样中取代表性土样15~30g （细粒土不少于15g ，砂类土、有机质土不少于50g ），放入已称好的称量盒内，立即盖好盒盖。 3.放天平上称量，称盒加湿土的总质量为m 0+m ，准确至0.01g 。 4.揭开盒盖，套在盒底，通土样一样放入烘箱，在温度100~105℃下烘至质量恒定。 5.将烘干后的土样和盒从烘箱中取出，盖好盒盖收入干燥器内冷却至室温。 6.从干燥器内取出土样，盖好盒盖，称盒加干土质量m 0+m s （准确至0.01g ） 。 六、试验数据记录与成果整理 含水量试验（烘干法）记录 计算含水量：%100) () ()(000?++-+= s s m m m m m m w 实验日期 盒质量 m 0/g 盒+湿土质 量（m 0+m ）/g 盒+干土质 量（m 0+m s ） /g 水质量/g 干土质量m s /g 含水量w/% 1 2 3 4=2-3 5=3-1 4/5

浙大 高等土力学讲义3

第三章 土的固结理论 3.1概述 土的固结－—在荷载作用下，土体中超孔隙水压力生成，在排水条件下，随着时间的流逝，土体中水被排出，超孔隙水压逐步消散，有效应力逐步增大，直至孔隙水压力为零，这一过程称为土的固结。 ?? ?--提高地基承载力 提高强度减少工后沉降 产生沉降作用固结 Terzaghi （1924）建立了一维固结理论 Rendulic （1935）首先将Terzaghi 一维固结理论方程推广到多维情况，得到Terzaghi- Rendulic 扩散方程。 Biot (1940)从连续介质力学基本方程出发得到固结理论，他考虑了孔隙水压力消散与土骨架变形之间的耦合作用。 Barron (1944)给出了砂井地基固结自由应变和等应变条件的解答。 一维固结理论 Terzaghi （1924） 饱和土 弹性、小变形 服从Darcy 定律 二维固结理论 Rendulic （1935） 三维固结理论 Rendulic （1935）、Biot(1940) 砂土地基固结理论 Barron （1944） 自由应变、等应变 3.2一维固结理论（单向固结） 3.2.1 Terzaghi 一维固结理论 1．基本假定 （1）土体是饱和土 （2）土体是均质的 （3）土颗粒和水是不可压缩的 （4）水的渗流服从Darcy 定律 （5）渗透系数k 是不变的 （6）土体压缩系数v a 是不变的 （7）荷载是一次性瞬间施加的 （8）土体固结变形是小变形 （9）渗流和变形只发生在一个方向 2. 有效应力原理 u +='σσ 3．固结方程的建立 根据上述假设，固结过程中 （1）单元体在dt 时间内排水量为 dzdxdydt z v dQ ??= a.根据Darcy 定律有 w z u k ki v γ??==

固结实验报告

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 实验四 固结试验 实验人： 学号： 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/cm 2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30cm 2），单位面积最大压力4kg/cm 2；杠杆比1：20。 2、测微表：量程10mm ，精度0.01mm 。 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30cm 2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 R 。 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/cm 2五级；即50、100、200、300、400Kpa （1Kpa=0.001N/mm 2）五级荷重系累计数值），如第一级荷载0.5kg/cm 2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0e ： () 1 10 00-+?= ρρw d e w s （6-1） 式中 s d —土粒比重； w ρ—水的密度，一般可取1g/cm 3； 0w —试样初始含水率； 0ρ—试样初始密度（g/cm 3）。 2、按下式（6-2）计算试样中颗粒净高s h ： 00 1e h h s += （6-2） 式中 0 h —试样的起始高度，即环刀高度（mm ）。

土力学实验一__相对密度

实验一 相对密度、密度、含水量测定 A 、实验目的 测定土的相对密度、密度和含水量，以了解土的疏密、干湿状态和含水情供计算土的其它物理指标和设计以及控制施工质量之用。 B 、实验要求 1、由实验室提供一份扰动土样，要求学生测定该上样的含水量、密度和该土 的相对密度； 2、根据实验结果要求学生确定该土的孔隙比（e ）、孔隙率（n ）、饱和度(r S )、干土密度(d ρ)及饱和土密度(sat ρ)等物理指标； 3、参观原状土样。 C 、实验方法 一、相对密度实验(又称比重实验) 土粒的相对密度是土在100℃—105℃下烘至恒重时土粒的密度与同体积4℃时纯水密度的比值。 （一）实验目的 测定土的相对密度(比重)，为计算土的孔隙比、饱和度以及为其它土的物理力学实验(如颗粒分析的比重计法实验、压缩实验等)提供必需的数据。 （二）实验方法 相对密度实验的方法取决于试样的粒度大小和土中是否含有水溶盐，如果水中不含水溶盐时，可采用比重瓶和纯水煮沸排气法。土中含有水溶盐时，要用比重瓶和中性液体真空排气法。粒径都大于5mm 时则可采用缸吸筒法或体积排水法。本实验采用比重瓶和纯水煮沸排气法。 （三）仪器设备

1、比重瓶：容量100毫升： 2、天平：称量200克，感量0.001克； 3、恒量水槽：灵敏度±1℃； 4、电热砂浴（或可调电热器）； 5、孔径5mm 土样筛、烘箱、研钵、漏斗、盛土器、纯水、蒸馏水发生器等。 （四）实验步骤 1、试样制备 将风干或烘干之试样约100克放在研钵中研碎，使全部通过孔径为5mm 的筛，如试样中不含大于5mm 的土粒，则不要过筛。将已筛过的试样在100℃—105℃下恒重后放入干燥器内冷却至室温备用。(此项工作由实验室工作人员负责完成) 2、将烘干土约15克，用漏斗装入烘干了的比重瓶内并称其质量，得瓶加上的质量m l ，准确至O.001克。 3、将已装入干土的比重瓶注纯水至瓶的一半处。 4、摇动比重瓶，使土粒初步分散，然后将比重瓶放在电热砂浴上煮沸(注意将瓶塞取下)。煮沸时要注意调节砂浴温度，避免瓶内悬液溅出。煮沸时间从开始沸腾时算起，砂土和粉土不小于30分钟，粉质粘土和粘土不小于1小时。本次实验因时间关系，煮沸时间由教师根据具体情况决定。 5、将比重瓶从砂浴上取下，注入纯水至近满，然后放比重瓶于恒温水槽内，待瓶内悬液温度稳定后(与水槽内的水温相同)，测记水温(T)，准确至0．5℃(注：本实验室槽内水温控制在20℃)。 6、轻轻插上瓶塞，使多余水分从瓶塞的毛细管上溢出(溢出的水必须是不含土粒的清水)。取出比重瓶，擦干比重瓶外部水分，称瓶加水加土的总质量(4m )准确至0.001克。 （五）计算 按下式计算相对密度： C w wT m m m m ds ??-+= 44300ρρ

高等土力学课后参考答案

第五章. 土的压缩与固结 概念与思考题 1．比奥（Biot）固结理论与太沙基－伦杜立克（Terzaghi-Randulic）扩散方程之间主要区别是什么？后者不满足什么条件？二者在固结计算结果有什么主要不同？ 答：主要区别：在太沙基-伦扩散方程推导过程中，假设正应力之和在固结与变形过程中是常数，太-伦扩散方程不满足变形协调条件。 固结计算结果：从固结理论来看，比奥固结理论可解得土体受力后的应力、应变和孔压的生成和消散过程，理论上是完整严密的，计算结果是精确地，太-伦法的应力应变计算结果和孔压计算结果精确。比奥固结理论能够反映比奥戴尔-克雷效应，而太沙-伦扩散方程不能。 但是，实际上，由于图的参数，本构模型等有在不确定性。无论采用哪种方法计算都很难说结果是精确的。 2．对于一个宽度为a的条形基础，地基压缩层厚度为H，在什么条件下，用比奥固结理论计算的时间－沉降(t-s)关系与用太沙基一维固结理论计算的结果接近？ 答案：a/H很大时 3．在是砂井预压固结中，什么是砂井的井阻和涂抹？它们对于砂井排水有什么影响？ 答：在地基中设置砂井时，施工操作将不可避免地扰动井壁周围土体，引起“涂抹”作用，使其渗透性降低；另外砂井中的材料对水的垂直渗流有阻力，是砂井内不同深度的孔不全等于大气压（或等于0），这被称为“井阻”。涂抹和井阻使地基的固结速率减慢。 4．发生曼德尔－克雷尔效应的机理是什么？为什么拟三维固结理论（扩散方程）不能描述这一效应？ 答：曼戴尔-克雷尔效应机理：在表面透水的地基面上施加荷重，经过短暂的时间，靠近排水面的土体由于排水发生体积收缩，总应力与有效应力均由增加。土的泊松比也随之改变。但是内部土体还来不及排水，为了保持变形协调，表层土的压缩必然挤压土体内部，使那里的应力有所增大。因此某个区域内的总应力分量将超过他们的起始值，而内部孔隙水由于收缩力的压迫，其压力将上升，水平总应力分量的相对增长（与起始值相比）比垂直分量的相对增长要大。 5．在堆载预压中，匀速线性加载40天施加100kPa均布荷载。问在40天时的固结度U1,与瞬时一次加载100kPa均布荷载以后20天的固结度U2相比，那个大？ 6．有两个多层地基土如图所示，都是上下双面排水。如果按照化引当量层法，它们的固结应当是完全相同的。你认为哪一个在相同时段的固结度大？哪一个比较适合用化引当量层法计算？解释为什么？ ①层土：粘土，k=2?10-8cm/s, Es=3MPa, ②层土：砂质粉土，k=5?10-5cm/s, Es=6MPa,

土的压缩固结试验

试验七 固结综合试验 一、基本原理 (一) 土的压缩性 土在外荷载作用下，其孔隙间的水和空气逐渐被挤出，土的骨架颗粒之间相互挤紧，封闭气泡的体积也将缩小，从而引起土层的压缩变形，土在外力作用下体积缩小的这种特性称为土的压缩性。 土的压缩性主要有两个特点：①土的压缩主要是由于孔隙体积减少而引进的。对于饱和土，土是由颗粒和水组成的，在工程上一般的压力作用下，固体颗粒和水本身的体积压缩量都非常微小，可不予考虑，但由于土中水具有流动性，在外力作用下会沿着土中孔隙排出，从而引起土体积减少而发生压缩；②由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘性土来说是需要时间的，土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。 (二) 土的压缩曲线及有关指标 固结试验(亦称压缩试验)是研究土的压缩性的基本的方法。固结试验就是将天然状态下的原状土或人工制备的扰动土，制备成一定规格的土样，然后置于固结仪内，在不同荷载和在完全侧限条件下测定土的压缩变形。 由固结试验可得到土的压缩变形ΔH 与荷载 p 之间的关系，并可进一步得到相应的孔隙比e 与荷载 p 之间的关系 ：e--p 曲线或e--lgp 曲线。 图7-1 固结试样中土样孔隙比的变化 如图7-1所示，设土样的初始高度为H 0，初始孔隙比为e 0 ，在荷载p 作用下，土样稳定后的总压缩量为ΔH ，假设土粒体积V s =1（不变） ，根据土的孔隙比的定义e=V v / V s ，则受压前后土粒体积不变，且土样横截面积不变，所以受 ) 17(111000 ?+Δ?=+=+e H H e H e H

压前后试样中土粒所占的高度不变，因此，根据荷载作用下土样压缩稳定后的总于是有： 压缩量ΔH ，即可得到相应的孔隙比e 的计算公式： ) 27()1(00 0?+Δ? =e H H e e 1) 1(0 0?+= w s w G e 式中 ρρ ，其中，G s 为土粒比重，ω0为土样的初始含水 量，ρ0 为土样的初始密度(g/cm 3)，ρw 为水的密度(g/cm 3) 。 e ，从而可绘制出土的如此，根据式(7-2)即可得到各级荷载p 下对应的孔隙比e-p 曲线及e-lgp 曲线等。 1. e-p 曲线及有关指标 图7-2 土的压缩曲线 通常将由固结试验得到的直角坐标系绘制成如图(7-2)所示以看出，由于软粘土的压缩性大，当发生压力变化Δp 时，则相应的比由e 1 减小到e 2 ，当压力e-p 关系，采用普通的e-p 曲线。 (1) 压缩系数a 从图(7-2)可孔隙比的变化Δe 也大，因而曲线就比较陡；反之，像密实砂土的压缩性小，当发生相同压力变化Δp 时，相应的孔隙比的变化 Δe 就小，因而曲线比较平缓，因此，土的压缩性的大小可用e-p 曲线的斜量来反映。 如图(7-2)所示，设压力由p 1 增至 p 2 ，相应的孔隙变化范围不大时，可将该压力范围的曲线用割线来代替，并用割线的斜量来表示土在这一段压力