土工试验及其应用(非常好的岩土工程学习资料(18)

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如图绘制R 曲线，延长此曲线开始段的直线，交纵坐标轴于ds（理论零点），过ds绘另一直线，令其横坐标为前一直线横坐标的1.15倍，则后一直线与R 曲线交点所对应的时间就是90，其平方即为t90。

3、试验要点

（1） 关于制样：垂直向固结系数和水平向固结系数测定皆为垂直取样，但水平向

固结系数一定用多孔环刀；

（2） 关于加滤纸：对于垂直向固结试样上下要加有滤纸，对于水平向固结试样周

围加有滤纸。这样有利于固结排水。（实际上固结过程亦就是排水渗透的过

程）。

（3） 关于加压：垂向固结加压与标准固结（压缩）一样，加压的最大荷重要超过

土的有效自重压力与附加压力之和，并测计此时的固结系数CV；而同一层位

的水平固结压力为垂向固结压力乘以静止侧压力系数K0（即达到K0条件：在

增加垂直压力 1时，使围压 3按K0 1增加），垂向和水平的固结皆为垂直

加压。

4、关于排水（渗透）方向：（见图6）

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垂直固结为单向固结垂直向（双向）排水，水平固结为单向固结径向（多向）排水。

5、根据固结理论，当试样压缩到固结度 =100%时d100就该稳定（是个常数），可是，实际上试样仍在继续变形。为此，把符合固结理论过程为主固结阶段，而把继续发生变形的过程称为次固结。或者称为土的蠕变。（一般粘性土在荷重作用下产生的体积变化由两部分组成；一部分是由于有效应力的增加而产生的，一般称为主固结；另一部分是在不变的有效应力作用下产生的，称为次固结。） 次固结指数Ca

e1 e2

1gt2 1gt1

如图7，绘制e—lgt曲线，在主固结完成后还继续压缩变形，这种通常称为次固结变形，该孔隙比与时间对数关系近似一条直线，其斜率称为次固结指数Ca。

（四）先期固结压力的确定

土的先期固结压力是反映地质历史形成过程中土所承受的最大有效压力，土的先期固结压力测定试验的最后一级荷重，应大于估算先期固结压力或自重压力的5倍以上（对于软土最少要1000kPa），以每级荷重下固结24小时或每小时固结变形≤0.01作为相对固结稳定标准，通过试验绘制e-lgP曲线。该曲线有一个较明显的转折点，在此点之前，当外荷重增加时，变形较为微小，超过此点后，变形量突增。此点所对应的应力通常称为先期固结压力为Pc；另外还可以计算土的压缩指数Cc；如果做回弹试验可求得回弹指数Cs。

1、仪器设备

起码具备中压固结仪（最大压力1600 kPa），如果是硬质土应在高压固结仪上试验（最大压力不小于3200 kPa）。

2、计算公式及曲线

Cc（或Cs）=ei ei 1 （无量纲，计算到小数点3位） 1gPi 1 1gPi

式中CC—压缩曲线直线段斜率；

Cs—回弹滞回圈两端连线斜率。

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用“C”法（即卜萨格兰特Casagrande）确定先期固结压力PC。

如图8，绘制图e—1gp曲线，在曲线的圆弧段找出最小曲率半径的O点，O点是通过圆弧段内作若干个切线的法线而获得的，过O点作切线和平等于横坐标的水平线，此切线和水平线所交角的角平分线与曲线后段的延长线的交点，所对应的压力即为先期固结压力PC。

3、试验要点

（1）此种试验通常称为高压固结试验，故选用的固结仪一定要满足试验的要求，这样最后才能绘出曲线后段的直线段来。

（2）软土第一级荷重不得过大，一般加荷顺序为12.5、25、50、100、200、400、800、1600和3200kPa；如果作回弹试验，考虑应在估计的先期固结压力之后进行一次卸荷回弹，然后继续加荷，直至完成预定的最后一级压力。一般软土是200 kPa开始回弹至最小荷重12.5 kPa，然后一级级加荷至最大荷重3200 kPa。当然最好是根据场地的具体要求进行加卸荷模拟试验。

1．3 试验应用

根据GB5007-2002《建筑地基基础设计规范》将建筑物安全等级分为三级。

即甲级、乙级、丙级。

规范规定在设计等级甲级和乙级建筑物中，要求一定要进行沉降计算，其地基沉降和沉降差必须控制在容许范围之内才会保证安全。

而固结试验的一些参数就是为计算沉降而服务的。

1、压缩系数av是指单位压力下土的孔隙比的变化值。它是反映土压缩性的一个重要指标。在某压力变化范围内，压缩系数越大，说明土的压缩变形越大。由于压缩曲线实际上不是直线，故土的压缩系数实际上也不是一个常量，而是随所取的压力段不同而变化。通常取P1＝100kPa，P2=200 kPa的压缩系数av1 2作为评价土压缩性的指标。

高压缩性土

中压缩性土

低压缩性土 av1 2 0.5MPa 1 0.5MPa 1 av1 2 0.1MPa 1 av1 2 0.1MPa 1

而压缩性不同的土具有不同的压缩沉降量，当然亦具有不同的承载力。

2、当采用压缩模量Es进行最终沉降量计算时，压缩模量的计算应取自土的有效自重压力与