实验三 土的压缩试验.doc

实验三 土的压缩试验 学 时：2学时 实验性质：操作型实验 一、目的要求： 掌握土的压缩试验基本原理和试验方法，了解试验的仪器设备，熟悉试验的操作步骤，掌握压缩试验成果的整理方法，计算压缩系数、压缩模量，并绘制土的压缩曲线。 二、试验原理： 由土力学知识知道，土体在外力作用下的体积减少是由孔隙体积减少引起的，可以用孔隙比的变化来表示。在侧向不变形的条件下，试样在荷载增量作用下，孔隙比的变化可用无侧向变形条件下的压缩量公式表示为：。式中： s—土样在作用下压缩量（cm）；H—土样在作用下压缩稳定后的厚度（cm）；—土样厚为H时的孔隙比和在作用压缩稳定后（压缩沉降量为s）的孔隙比。孔隙比对应的压力为，由公式（3.1）得到的表达式为：。 由上述公式可知，只要知道土样在初始条件下：时的高度和孔隙比，就可以计算出每级荷载作用下的孔隙比。由（）可以绘出曲线。 三、试验方法： 土的最小干密度试验宜采用漏斗法和量筒法，土的最大干密度试验采用振动锤击法。 四、仪器设备： 1. 固结容器：由环刀、护环、透水板、水槽以及加压上盖组成（图3. 1）。1)环刀：内径为61. 8mm和79. 8mm，高度为20mm，环刀应具有一定的刚度，内壁应保持较高的光洁度，宜涂一薄层硅脂或聚四氟乙烯；2)透水板：氧化铝或不受腐蚀的金属材料制成，其渗透系应大于试样的渗透系数。用固定式容器时，顶部透水板直径应小于环刀内径0.2～0.5mm；用浮环式容器时上下端透水板直径相等，均应小于环刀内径。 2. 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。 3. 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。 图3.1 固结仪示意图 1－水槽；2－护环；3－环刀；4－导环；5－透水板； 6－加压上盖；7－位移计导杆；8－位移计架；9－试样 　 固结仪 三联高压固结仪 五、试验步骤： 1 在固结容器内放置护环、透水板和薄型滤纸，将带有试样的环刀装入护环内，放上导环、试样上依次放上薄型滤纸、透水板和加压上盖，并将固结容器置于加压框架正中，使加压上盖与加压框架中，乙对准，安装百分表或位移传感器。（注：滤纸和透水板的湿度应接近试样的湿度。） 2 施加lkPa的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。 3 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. 5、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。 4 需要确定原状土的先期固结压力时，初始段的荷重率应小于1，可采用0. 5或0. 25。施加的压力应使测得的e—logp曲线下段出现直线段。对超固结土，应进行卸压、再加压来评价其再压缩特性。 5 对于饱和试样，施加第一级压力后应立即向水槽中注水浸没试样。非饱和试样进行压缩试验时；须用湿棉纱围住加压板周围。 6 需要进行回弹试验时，可在某级压力下固结稳定后退压，直至退到要求的压力，每次退压至24h后测定试样的回弹量。 7 试样的初始孔隙比，应按下式计算：。式中，试样的初始孔隙比。 8 各级压力下试样固结稳定后的单位沉降量，应按下式计算：。式中 ——某级压力下的单位沉降量(mm／m)；——试样初始高度(mm)；某级压力下试样固结稳定后的总变形量(mm)(等于该级压力下固结稳定读数减去仪器变形量)；单位换算系数。 9 各级压力下试样固结稳定后的孔隙比，应按下式计算：。式中，各级压力下试样固结稳定后的孔隙比。 10 某一压力范围内的压缩系数，应按下式计算：。式中压缩系数(Mpa－1)；某级压力值(MPa)。 11 某一压力范围内的压缩模量，应按下式计算：。式中Es某压力范围内的压缩模量(MPa)。 12 某一压力范围内的体积压缩系数，应按下式计算：。某压力范围内的体积压缩系数(MPa)。 13 若采用快速加压法时，在每小时观察测微表读数后即加下一级荷载；但最后一级荷重应观察到压缩稳定为止。