实验目的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,土体在侧限条件下的变形与时间、压力的关系,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。实验原理固结压缩试验是在限制侧向变形条件下,添加轴向压力使土试样产生竖向变形。通过测量试验中的施加的压力和产生的竖向变形,绘制出一条e-p曲线。由该曲线可以求出土的侧限压缩模量、压缩系数等参数。实验仪器1、三联式压缩固结仪
2、鼓风式干燥箱
3、电子天平:称量1000g,感量0.1g
4、其他仪器:环刀、刮土刀、钢丝锯、铝盒、玻璃板、秒表、凡士林、盛水盆、滤纸等。
实验操作步骤1.制备试样: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。
2.安装试样:在固结仪的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,将百分表调整到读数较大刻度处,预留压缩沉降读数变化空间;
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,根据实际工程土样深度确定;
5.沉降记录:施加每级压力后到达固结稳定标准时记录此时的压缩变形量。(固结稳定标准:每1小时变形小于0.01mm时,作为稳定读数);
6.加第二级荷载:记录稳定读数后,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,测定试验后土样的含水率。
黏性土压缩固结实验数据记录
土样初始密度(g/cm3) | 1.65 | 土样初始含水率(%) | 16.6 |
土样初始高度(mm) | 20 | 土颗粒比重 | 2.7 |
土样初始孔隙比 | 0.9080 | 土样颗粒(骨架)净高(mm) | 1.8335 |
施加压力编号 | 施加的压力值(kPa) | 该级压力下固结稳定后试样累计下沉高度(mm) | 该级压力下固结稳定后的试样孔隙比 |
试样一 | 50 | 0.26 | 0.7662 |
试样二 | 100 | 0.28 | 0.7553 |
试样三 | 200 | 0.37 | 0.7062 |
试样四 | 400 | 0.43 | 0.6735 |
试样五 | 0.9080 | ||
试样六 | 0.9080 | ||
试样七 | 0.9080 | ||
试样八 | 0.9080 | ||
压缩系数 | 0.000491 | ||
压缩模量 | 3574.9490835 |
实验数据处理1、 按下式计算试样的初始孔隙比 :
(4-1)
式中 —土样的初始孔隙比;
—土粒比重,砂土取Gs =2.65~2.69;粉土取Gs =2.7~2.71;粉质粘土取Gs =2.72~2.73;
粘土取Gs =2.74~2.76
—土样的初始密度( ),由试验测定;
—4°C水的密度,为1 ;
—土样的初始含水量(%),由试验测定。
2.计算试样的颗粒(骨架)净高
式中: — 试样初始高度(mm)
3、计算某级压力下变形稳定后的孔隙比ei
式中:
—某级压力下土样的孔隙比;
— 某级压力下试样高度的累计变形量,mm;
4、计算某级压力下的压缩系数 和压缩模量
式中: — 某一级荷重值,MPa。根据上覆压力确定i,一般建筑物的上覆压力在100-200kPa之间,故取 来表达图的压缩系数。
5、作孔隙比e和压力p的关系曲线
以孔隙比e为纵坐标,压力p为横坐标,绘制孔隙比与压力的关系曲线。
根据实验数据绘制图表
实验结论本实验过程中,实验材料选取合适,获取能真实反应材料性能的实验数据。数据记录准确,数据处理方法正确,绘制图表准确,得到能贴切反应实验材料的结果。
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