1、第七章 土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其室內(nèi)測(cè)定滲透試驗(yàn)固結(jié)試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)第七章 土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其室內(nèi)測(cè)定滲透試驗(yàn)滲透試驗(yàn)滲透試驗(yàn)試驗(yàn)原理滲透是液體在多孔介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。滲透系數(shù)是表達(dá)這一現(xiàn)象的定量指標(biāo)，具有流速的單位。土的滲透是水在土體孔隙中的流動(dòng)。若土中水在土體孔隙中的運(yùn)動(dòng)為層流時(shí)，則滲透水流的速率與水力坡降成正比，如下式。故滲透系數(shù)，即為水力坡降時(shí)的滲透速度。達(dá)西定律表達(dá)式為： v=ki式中：v滲流速度； i 水力坡降（在土中任意兩點(diǎn)間產(chǎn)生滲流時(shí)，則兩點(diǎn)的水頭差與兩點(diǎn)間滲 流長(zhǎng)度之比，即i=H/L）； k 滲透系數(shù)。試驗(yàn)原理滲透是液體在多孔介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。滲透系數(shù)是表達(dá)這一由于影響滲透系數(shù)

2、的因素十分復(fù)雜，如土的顆粒組成，膠體含量、結(jié)構(gòu)狀態(tài)、密度、土粒和水的礦物成分等，都足以影響它的正確測(cè)定。當(dāng)前室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)用的各種方法所測(cè)定的滲透系數(shù)仍然是個(gè)比較粗略的數(shù)值，實(shí)際上滲透系數(shù)的測(cè)定方法，仍處于研究和改進(jìn)之中。 目前室內(nèi)滲透試驗(yàn)方法有常水頭滲透試驗(yàn)和變水頭滲透試驗(yàn)。常水頭滲透試驗(yàn)適用于粗粒土，變水頭滲透試驗(yàn)適用于細(xì)粒土。由于影響滲透系數(shù)的因素十分復(fù)雜，如土的顆粒組成，膠體含量、結(jié)試驗(yàn)方法滲透系數(shù)測(cè)定的方法的選用，是根據(jù)土樣的滲透性大小決定的。對(duì)于滲透系數(shù)（k）大于10-4cm/s的土采用常水頭法，滲透系數(shù)（k）為10-410-7cm/s的土采用變水頭法。試驗(yàn)方法滲透系數(shù)測(cè)定的方法的選用

3、，是根據(jù)土樣的滲透性大小決定常水頭滲透試驗(yàn)常水頭滲透試驗(yàn)即水流在一恒定的水頭差作用下通過(guò)土樣，測(cè)定在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的流量來(lái)計(jì)算土的滲透系數(shù)。試驗(yàn)時(shí)土樣長(zhǎng)度為固定值，這樣水力坡降為常數(shù)，根據(jù)達(dá)西定律，滲透流量為Q=kiAt=kHAt/L k=QL/HAt式中：Q滲透流量（cm3）； k滲透系數(shù)（cm/s）； i水力坡降； H水頭損失（cm）； L滲透路徑長(zhǎng)度（cm）； A試樣截面積（cm2）； t時(shí)間（s）。常水頭滲透試驗(yàn)常水頭滲透試驗(yàn)即水流在一恒定的水頭差作用下通過(guò)1-金屬圓筒；2-滑動(dòng)架；3-溢水孔；4-止水夾；5-供水管；6-供水管； 7-測(cè)壓管；8-溫度計(jì)；9-礫石層；10-測(cè)壓孔；11-金

4、屬孔板；12-滲水孔；13-量杯；14-試樣；15-調(diào)節(jié)管1-金屬圓筒；2-滑動(dòng)架；3-溢水孔；4-止水夾；5-供水管變水頭滲透試驗(yàn)變水頭滲透試驗(yàn)是通過(guò)土樣的滲透在變化的水頭壓力影響下進(jìn)行的。根據(jù)同一時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)土樣的滲流量與水頭量管流量相等推導(dǎo)得出變水頭滲透系數(shù)。變水頭滲透試驗(yàn)裝置如下圖。 式中：2.3ln和lg的變換因數(shù)； a 變水頭管的斷面積（cm2）； t1、t2測(cè)讀水頭的起始和終止時(shí)間（s）； H1、H2起始和終止水頭（cm）。變水頭滲透試驗(yàn)變水頭滲透試驗(yàn)是通過(guò)土樣的滲透在變化的水頭壓力1-滲透容器；2-進(jìn)水管；3-變水頭管；4-供水瓶5-水源管；6-排水管；7-出水管1-滲透容器；2

5、-進(jìn)水管；3-變水頭管；4-供水瓶5-水源管儀器設(shè)備及試驗(yàn)步驟1 常水頭滲透試驗(yàn)1）常水頭滲透試驗(yàn)所需用的主要儀器設(shè)備有常水頭滲透儀（70型滲透儀）、天平、溫度計(jì)等，儀器的量程、準(zhǔn)確度及其他儀器設(shè)備可參閱SL237-014-1999。2）試驗(yàn)步驟（1）按圖裝好儀器，并檢查各管路接頭處是否漏水。將調(diào)節(jié)處與供水管連通，由儀器底部充水至水位略高于金屬孔板，關(guān)止水夾。（2）取有代表性的風(fēng)干試樣34kg，稱(chēng)量準(zhǔn)確至1.0g，并測(cè)定試樣的風(fēng)干含水率。儀器設(shè)備及試驗(yàn)步驟1 常水頭滲透試驗(yàn)將試樣分層裝入圓筒，每層23cm，用木錘輕輕擊實(shí)到一定厚度，以控制其孔隙比。如試樣含粘粒較多，應(yīng)在金屬孔板上加鋪厚約2cm

6、的粗砂過(guò)渡層，防止含試驗(yàn)時(shí)細(xì)料流失，并量出過(guò)渡層厚度。（3）每層裝好后，連接供水管和調(diào)節(jié)管，并由調(diào)節(jié)管中進(jìn)水，微開(kāi)止水夾，使試樣逐漸飽和。當(dāng)水面與試樣頂面齊平，關(guān)止水夾。飽和時(shí)水流不應(yīng)過(guò)急，以免沖動(dòng)試樣。（4）依上述步驟逐層裝試樣，至試樣高出上測(cè)壓孔34cm止。在試樣上端鋪厚約2cm礫石作緩沖層。待最后一層試樣飽和后，繼續(xù)使水位緩緩上升至溢水孔。當(dāng)有水溢出時(shí)，關(guān)止水夾。（5）試樣裝好后量測(cè)試樣頂部至儀器上口的剩余高度，計(jì)算試樣凈高。稱(chēng)剩余試樣質(zhì)量（準(zhǔn)備至1.0g），計(jì)算裝入試樣總質(zhì)量。將試樣分層裝入圓筒，每層23cm，用木錘輕輕擊實(shí)到一定厚度（6）靜置數(shù)分鐘后，檢查各測(cè)壓管水位是否與溢水孔齊平

7、，如不齊平，說(shuō)明試樣中或測(cè)壓管接頭處有集氣阻離，用吸水球進(jìn)行吸水排氣處理。（7）提高調(diào)節(jié)管便其高于溢水孔，然后將調(diào)節(jié)管與供水管分開(kāi)，并將供水管置于金屬圓筒內(nèi)。開(kāi)止水夾，使水由上部注入金屬圓筒內(nèi)。（8）降低調(diào)節(jié)管口，使位于試樣上部1/3處，造成水位差，水即滲過(guò)試樣，經(jīng)調(diào)節(jié)管流出。在滲透過(guò)程中應(yīng)調(diào)節(jié)供水管夾，使供水管流量略多于溢出水量。溢水孔應(yīng)始終有余水溢出，以保持常水位。（9）測(cè)壓管水位穩(wěn)定后，記錄測(cè)壓管水位，計(jì)算各測(cè)壓管間的水位差。（6）靜置數(shù)分鐘后，檢查各測(cè)壓管水位是否與溢水孔齊平，如不齊（10）開(kāi)動(dòng)秒表，同時(shí)用量筒接取經(jīng)一定時(shí)間的滲透水量，并重復(fù)1次。接取滲透水量時(shí)，調(diào)節(jié)管口不可沒(méi)入水中。

8、（11）測(cè)記進(jìn)水與出水處的水溫，取平均值。（12）降低調(diào)節(jié)管管口至試樣中部及下部1/3處，以改變水力坡降，按9至12規(guī)定重復(fù)進(jìn)行測(cè)定。（13）根據(jù)需要，可裝數(shù)個(gè)不同孔隙比的試樣，進(jìn)行滲透系數(shù)的測(cè)定。 （10）開(kāi)動(dòng)秒表，同時(shí)用量筒接取經(jīng)一定時(shí)間的滲透水量，并重復(fù)變水頭滲透試驗(yàn)1）變水頭滲透試驗(yàn)所需用的主要儀器設(shè)備有南55型滲透儀、天平、溫度計(jì)等。儀器的量程、準(zhǔn)確度及其他儀器設(shè)備可參閱SL237-014-1999。2）試驗(yàn)步驟（1）根據(jù)需要用環(huán)刀在垂直或平行土樣層面切取原狀試樣或擾動(dòng)土制備成給定密度的試樣，并進(jìn)行充分飽和。切土?xí)r，應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)擾動(dòng)，并禁止用削土刀反復(fù)涂抹試樣表面。（2）將容器套筒

9、內(nèi)壁涂一薄層凡士林，然后將裝有試樣的環(huán)刀推入套筒，并壓下止水墊圈。把擠出的多余心土林小心刮凈。裝好帶有透水板的上、下蓋，并用螺絲擰緊，不得漏氣漏水。變水頭滲透試驗(yàn)1）變水頭滲透試驗(yàn)所需用的主要儀器設(shè)備有南55（3）把裝好試樣的滲透容器與水頭裝置連通。利用供水瓶中的水充滿進(jìn)水管，并注入滲透容器。開(kāi)排氣閥，將容器側(cè)立，排除滲透容器底部的空氣，直至溢出水中無(wú)氣泡，關(guān)排氣閥，放平滲透容器。（4）在一定水頭作用下靜置一段時(shí)間，待出水管口有水溢出時(shí)，再開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定。（5）將水頭管充水至需要高度后，關(guān)止水夾，開(kāi)動(dòng)秒表同時(shí)測(cè)記起始水頭h1。經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，再測(cè)記終了水頭h2。如此連續(xù)測(cè)記23次后，再使水頭管

10、水位升至需要高度，再連續(xù)測(cè)記數(shù)次，需6次以上，試驗(yàn)終止，同時(shí)測(cè)記試驗(yàn)開(kāi)始與終止時(shí)的水溫。（3）把裝好試樣的滲透容器與水頭裝置連通。利用供水瓶中的水充計(jì)算及成果整理按公式計(jì)算常水頭滲透系數(shù)及變水頭滲透系數(shù)。并按下式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溫度下的滲透系數(shù)。式中：k20標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)試樣的滲透系數(shù)（cm/s）； k試驗(yàn)溫度時(shí)試樣的滲透系數(shù)（cm/s）； T 、 20分別為T(mén)和20時(shí)水的動(dòng)力粘滯系數(shù)（kPas），可查表 水的動(dòng)力粘滯系數(shù)、粘滯系數(shù)比，校正溫度表。計(jì)算及成果整理按公式計(jì)算常水頭滲透系數(shù)及變水頭滲透系數(shù)。并按影響試驗(yàn)成果的幾個(gè)問(wèn)題滲透試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，技術(shù)難度看似不大，但是影響因素較多，稍不注意則容易引起較大測(cè)

11、量誤差。具體注意事項(xiàng)如下：1 試驗(yàn)方法的選擇常水頭試驗(yàn)適用于滲透性較大的土，變水頭試驗(yàn)適用于滲透性較小的土。對(duì)于常水頭試驗(yàn)其試樣容器的內(nèi)徑應(yīng)大于試樣中最大粒徑的10倍，以避免因沿試樣容器周?chē)糠衷嚇拥目紫遁^大而使周?chē)糠至髁孔兇笠鸬脑囼?yàn)誤差。影響試驗(yàn)成果的幾個(gè)問(wèn)題滲透試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，技術(shù)難度看似不大，但2 試樣的選擇和切取試樣要有一定的代表性，能較準(zhǔn)確反應(yīng)工程實(shí)際。同于天然地基土，在不同程度上都存在非均質(zhì)和各向異性，因此試驗(yàn)中應(yīng)考慮滲流方向。用原狀樣進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，環(huán)刀切樣操作至關(guān)重要。只有土樣側(cè)面保持為直順的圓柱面時(shí)，才能杜絕試樣邊界的繞滲現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，直接用手按壓環(huán)刀的做法是不可取的，切樣時(shí)

12、應(yīng)該使用保證環(huán)刀垂直下壓的輔助工具。2 試樣的選擇和切取3 試驗(yàn)用水 水中含氣對(duì)滲透系數(shù)的影響主要由于水中氣體分離，形成氣泡堵塞土的孔隙，致使?jié)B透系數(shù)逐漸減小。因此，試驗(yàn)中要求用無(wú)氣水，最好利用實(shí)際作用于土中的天然水，這一點(diǎn)較難做到。試驗(yàn)要求所用的純水先進(jìn)行脫氣，脫氣的方法先將水煮沸。然后降低壓力，冷卻，也可用抽氣方法。試驗(yàn)時(shí)規(guī)定水溫應(yīng)高于試樣的溫度，一般試驗(yàn)時(shí)水溫宜高于室溫34oC，目的也是避免低溫水進(jìn)入較高溫度的試樣時(shí)，水將因溫度升高而分解出氣泡，而堵塞孔隙。有些試驗(yàn)人員嫌麻煩，未按此要求執(zhí)行，將引起測(cè)得的滲透系數(shù)偏低。 3 試驗(yàn)用水4 試樣的飽和土樣的飽和度愈小，土的孔隙內(nèi)殘留氣體愈多，

13、使土的有效滲透面積減小，同時(shí)，由于氣體因孔隙水壓力的變化而脹縮，使飽和度的影響成為一個(gè)不定的因素，為了保持試驗(yàn)精度，要求試樣必須充分飽和。實(shí)踐證明真空抽氣飽和法是有效的方法。為了使試樣充分飽和，可在三軸儀中用反壓力方法進(jìn)行滲透試驗(yàn)。試驗(yàn)系統(tǒng)的管路及透水石中的氣泡要排除干凈，容器及管路連接要保持密封良好，不得有漏水。4 試樣的飽和5 關(guān)于試驗(yàn)成果的取值一個(gè)試樣多次測(cè)定的取值應(yīng)在連續(xù)測(cè)定6次后，取同次方的A值最大和最小之差值不大于2.0的四個(gè)以上的結(jié)果，取其平均值作為試樣在某一孔隙比下的平均滲透系數(shù)。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將試樣控制在設(shè)計(jì)要求的孔隙比下測(cè)定其滲透系數(shù)，否則試驗(yàn)結(jié)果無(wú)實(shí)用意義。若試樣孔隙比控制在需

14、要值有困難時(shí)，可進(jìn)行不同孔隙比下的滲透試驗(yàn)，測(cè)得孔隙比與滲透系數(shù)的關(guān)系曲線，供查取任意孔隙比下的滲透系數(shù)。5 關(guān)于試驗(yàn)成果的取值6 異常情況處理對(duì)于滲透系數(shù)低于10-7cm/s的情況，會(huì)遇到兩個(gè)問(wèn)題。一是試驗(yàn)開(kāi)始數(shù)日后，仍不見(jiàn)出水口出水，解決的方法是可用注射器自滲透儀的出水口向滲透儀內(nèi)注入一些水，以減少等待出水的時(shí)間。另一是室內(nèi)空氣很干燥時(shí)，變水頭管中水份快速蒸發(fā)會(huì)明顯加快變水頭管水位下降速度，致使測(cè)得的滲透系數(shù)偏大，解決的辦法是可在變水頭管的上端裝一個(gè)透氣的小塞或干棉花球。6 異常情況處理固結(jié)試驗(yàn)固結(jié)試驗(yàn)試驗(yàn)原理土的壓縮是指土體在壓力作用下體積縮小的現(xiàn)象。土的固結(jié)則是指飽和土在外力作用下，隨

15、土的排水，體積逐漸減小的全過(guò)程。土的固結(jié)試驗(yàn)方法是基于太沙基固結(jié)理論建立的，目的是測(cè)定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的在壓力作用下的壓縮特性，以便計(jì)算土的壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)、壓縮模量、固結(jié)系數(shù)以及原狀土的先期固結(jié)壓力等，所得的各項(xiàng)指標(biāo)用以判斷土的壓縮性壓縮過(guò)程和計(jì)算土工建筑物與地基的沉降及沉降過(guò)程。試驗(yàn)原理土的壓縮是指土體在壓力作用下體積縮小的現(xiàn)象。土的固結(jié)太沙基在推導(dǎo)固結(jié)方程時(shí)，作了以下假定：（1）土是完全飽和的，而且是均勻的；（2）土粒和孔隙水不可壓縮，土的體積變化完全是孔隙水的排出而產(chǎn)生的；（3）變形只在垂直加壓的方向發(fā)生，孔隙水的流動(dòng)與變形方向相同，側(cè)向變形受限制；（4）水的流動(dòng)

16、服從達(dá)西定律，邊界面上是自由面，對(duì)水的流出沒(méi)有阻力；（5）在固結(jié)過(guò)程中，不考慮土層厚度的變化；（6）土的體積壓縮系數(shù)為常數(shù)；土的滲透系數(shù)在固結(jié)過(guò)程中也沒(méi)有變化，所以固結(jié)系數(shù)也是常數(shù)。太沙基在推導(dǎo)固結(jié)方程時(shí)，作了以下假定：固結(jié)試驗(yàn)適用于飽和的粘性土。當(dāng)只進(jìn)行壓縮指標(biāo)測(cè)定時(shí)，允許用于非飽和土，但不能測(cè)定值。試驗(yàn)中參數(shù)計(jì)算如下： 1）按下式計(jì)算試樣的初始孔隙比及各級(jí)壓力下的孔隙比：固結(jié)試驗(yàn)適用于飽和的粘性土。當(dāng)只進(jìn)行壓縮指標(biāo)測(cè)定時(shí)，允許用于2）某一壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)按下式計(jì)算:3）某一壓力范圍內(nèi)的壓縮模量按下式計(jì)算:2）某一壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)按下式計(jì)算:4）某一壓力范圍內(nèi)的體積壓縮系數(shù)按下式計(jì)算

17、：5）壓縮指數(shù)和回彈指數(shù)按下式計(jì)算: 4）某一壓力范圍內(nèi)的體積壓縮系數(shù)按下式計(jì)算：以上式中： e0試樣初始孔隙比； ei各級(jí)壓力下試樣的孔隙比； h0 試樣初始高度（mm）； h某級(jí)壓力下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的總變形量（mm）； av壓縮系數(shù)（MPa-1）； pi某級(jí)壓力值（MPa）； Es壓縮模量（MPa）； mv體積壓縮系數(shù)（MPa-1）； Cc(Cs)壓縮指數(shù)（回彈指數(shù)）。以上式中：試驗(yàn)方法固結(jié)試驗(yàn)的試驗(yàn)方法可分為標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)法、快速固結(jié)試驗(yàn)法、應(yīng)變控制加荷固結(jié)試驗(yàn)法。試驗(yàn)方法固結(jié)試驗(yàn)的試驗(yàn)方法可分為標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)法、快速固結(jié)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)為增量分級(jí)加荷法。該法規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)加荷時(shí)間為變形至穩(wěn)定（如

18、不需要測(cè)定沉降速率時(shí)，則加荷時(shí)間可為24h）一級(jí)，加荷率為1，即每級(jí)壓力為前級(jí)壓力的一倍?？焖俟探Y(jié)試驗(yàn)規(guī)定試樣在各級(jí)壓力下的固結(jié)時(shí)間為1h，僅在最后一級(jí)壓力下，除測(cè)記1h的量表讀數(shù)外，還應(yīng)測(cè)讀達(dá)壓縮穩(wěn)定時(shí)的量表讀數(shù)。穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為量表讀數(shù)每小時(shí)變化不大于0.005mm。根據(jù)最后一級(jí)壓力下穩(wěn)定變形量與1h變形量的比值分別乘以前各級(jí)壓力下1h的變形量，即可得到修正后的各級(jí)壓力下的變形量。應(yīng)變控制加荷固結(jié)試驗(yàn)法是試樣在側(cè)限和軸向排水條件下，采用應(yīng)變速率控制連續(xù)加荷確定試樣的固結(jié)量和固結(jié)速率。標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)為增量分級(jí)加荷法。該法規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)加荷時(shí)間為變形至穩(wěn)試驗(yàn)儀器及試驗(yàn)步驟1）試驗(yàn)儀器儀器設(shè)備主要為固結(jié)儀，見(jiàn)

19、下圖。由環(huán)刀、護(hù)環(huán)、透水板、水槽、加壓上蓋組成。1-位移計(jì)架；2-位移計(jì)導(dǎo)桿；3-加壓上蓋；4-透水板；5-導(dǎo)環(huán)；6-環(huán)刀；7-試樣；8-護(hù)環(huán)；9-水槽試驗(yàn)儀器及試驗(yàn)步驟1）試驗(yàn)儀器（1）環(huán)刀：內(nèi)徑為61.8mm和79.8mm，高度為20mm，環(huán)刀應(yīng)具有一定的剛度，內(nèi)壁應(yīng)保持較高的光潔度，宜涂一薄層硅脂或聚四氟乙稀。（2）透水板：氧化鋁或不受腐蝕的金屬材料制成，其滲透系數(shù)應(yīng)大于試樣的滲透系數(shù)。用固定式容器時(shí)，頂部透水板直徑應(yīng)小于環(huán)刀內(nèi)徑0.20.5mm。用浮環(huán)式容器時(shí)，上下端透水板直徑相等，均應(yīng)小于環(huán)刀內(nèi)徑。儀器的量程、準(zhǔn)確度及其他儀器設(shè)備可參閱SL237-015-1999（1）環(huán)刀：內(nèi)徑為6

20、1.8mm和79.8mm，高度為20mm標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)步驟（1）根據(jù)工程需要，切取原狀土試樣或制備給定密度與含水率的擾動(dòng)土試樣。試樣制備按SL237-1999第三章方法進(jìn)行。（2）如系沖填土，先將土樣調(diào)成液限或1.21.3倍液限的土膏，拌合均勻，在保濕器內(nèi)靜置24h。然后把環(huán)刀倒置于小玻璃板上，用調(diào)土刀把土膏填入環(huán)刀，排除氣泡刮平，稱(chēng)量。（3）測(cè)定試樣的密度、含水率及土粒比重。試樣需要飽和時(shí)，進(jìn)行抽氣飽和。標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)步驟（1）根據(jù)工程需要，切取原狀土試樣或制備給定4）在固結(jié)容器內(nèi)放置護(hù)環(huán)、透水板和薄型濾紙，將帶有環(huán)刀的試樣小心裝入護(hù)環(huán)內(nèi)，放上導(dǎo)環(huán)，然后在試樣頂面依次放上薄型濾紙、透水板、加壓上

21、蓋，并將固結(jié)容器置于加壓框架下，對(duì)準(zhǔn)加壓框架的正中，安裝量表。注：如試樣為飽和土，上、下透水板應(yīng)事先浸水飽和；對(duì)非飽和狀態(tài)的試樣，透水板的濕度應(yīng)盡量與試樣濕度接近。（5）施加1kPa的預(yù)壓力，使試樣與儀器上下各部件之間接觸良好，調(diào)整變形量測(cè)裝置的零點(diǎn)，測(cè)記初讀數(shù)。 4）在固結(jié)容器內(nèi)放置護(hù)環(huán)、透水板和薄型濾紙，將帶有環(huán)刀的試樣（6）確定需要施加的各級(jí)壓力。加壓等級(jí)一般為12.5、25.0、50.0、100、200、400、800、1600、3200kPa。最后一級(jí)壓力應(yīng)大于上覆土層的計(jì)算壓力100200kPa。（7）需要確定原狀土的先期固結(jié)壓力時(shí)，加壓率宜小于1，可采用0.5或0.25倍。最后一

22、級(jí)壓力應(yīng)使曲線下段出現(xiàn)較長(zhǎng)的直線段。（8）第一級(jí)壓力視土的軟硬程度而定，宜用12.5、25.0或50kPa。（9）如系飽和試樣，則在施加第1級(jí)壓力后，立即向水槽中注水至滿。如系非飽和試樣，須用濕棉圍住加壓蓋板四周，避免水分蒸發(fā)。（6）確定需要施加的各級(jí)壓力。加壓等級(jí)一般為12.5、25.（10）需要測(cè)定沉降速率、固結(jié)系數(shù)時(shí)，施加每一級(jí)壓力后應(yīng)按時(shí)間順序測(cè)記量表讀數(shù)：6s、15s、1、2、4、6、9、12、16、20、25、30、36、42、49、64、100、240min、23h、24h。直至穩(wěn)定為止，一般為24h。（11）當(dāng)不需要測(cè)定沉降速率時(shí)，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為每級(jí)壓力下固結(jié)24h。測(cè)記穩(wěn)定讀

23、數(shù)后，再加第2級(jí)壓力。依次逐級(jí)加壓至試驗(yàn)結(jié)束。注：當(dāng)試樣的滲透系數(shù)大于10-5cm/s時(shí)，允許以主固結(jié)完成作為相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)某些高液限土，24以后尚有較大的壓縮變形時(shí)，以試樣變形每小時(shí)變化不大于0.005mm認(rèn)為穩(wěn)定。（10）需要測(cè)定沉降速率、固結(jié)系數(shù)時(shí)，施加每一級(jí)壓力后應(yīng)按時(shí)（12）需要作回彈試驗(yàn)時(shí)，可在某級(jí)壓力（大于上覆壓力）下固結(jié)穩(wěn)定后卸荷，直至卸至要求的壓力。每次卸荷后的回彈穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與加壓相同，并測(cè)記每級(jí)壓力及最后一級(jí)壓力時(shí)的回彈量。（13）只需測(cè)定壓縮系數(shù)時(shí)，施加每級(jí)壓力后，每小時(shí)變形達(dá)0.01mm時(shí)，測(cè)定試樣高度變化作為穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。逐步加壓，最大壓力不小于400kPa。需要確定原狀

24、土的先期固結(jié)壓力時(shí)，初始段的荷重率可小于1，可采用0.5或0.25，施加的壓力應(yīng)使測(cè)得的曲線下段出現(xiàn)直線段。對(duì)超固結(jié)土應(yīng)進(jìn)行卸荷，再加荷來(lái)評(píng)價(jià)其壓縮特性。（14）試驗(yàn)結(jié)束后，迅速拆除儀器各部件，取出帶環(huán)刀的試樣。如系飽和試樣，則用干濾紙吸去試樣兩端表面上的水，取出試樣，測(cè)定試驗(yàn)后的含水率。（12）需要作回彈試驗(yàn)時(shí)，可在某級(jí)壓力（大于上覆壓力）下固結(jié)計(jì)算及成果整理用作圖法確定原狀土的先期固結(jié)壓力。孔隙比與壓力關(guān)系曲線見(jiàn)下圖。在曲線上找出最小曲率半徑的點(diǎn)0，過(guò)0點(diǎn)作水平線OA，切線OB及AOB的平分線OD，OD與曲線下段直線段延長(zhǎng)線交于E點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于E點(diǎn)的壓力值即為原狀土試樣的先期固結(jié)壓力。計(jì)算及成

25、果整理用作圖法確定原狀土的先期固結(jié)壓力?？紫侗扰c壓力土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其室內(nèi)測(cè)定課件固結(jié)系數(shù)按下列方法確定時(shí)間平方根法：繪制變形與時(shí)間平方根關(guān)系曲線；見(jiàn)下圖。延長(zhǎng)曲線開(kāi)始段的直線，交縱坐標(biāo)于為理論零點(diǎn)，過(guò)作一直線，令其橫坐標(biāo)為前一直線橫坐標(biāo)的1.15倍，則后一直線與曲線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間的平方即為試樣固結(jié)度達(dá)90%所需的時(shí)間，該級(jí)壓力下的固結(jié)系數(shù)按下式計(jì)算：式中：Cv固結(jié)系數(shù)（cm2/s）； h 最大排水距離，等于某級(jí)壓力下試樣的初始和終了高度平均值的一半 （cm）。固結(jié)系數(shù)按下列方法確定時(shí)間平方根法：繪制變形與時(shí)間平方根關(guān)系圖時(shí)間平方根法求t90土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其室內(nèi)測(cè)定課件影響試驗(yàn)成果的幾

26、個(gè)問(wèn)題1）試樣尺寸試樣尺寸包括試樣大小和徑高比。天然沉積土層通常是非均質(zhì)而成層的，因此在水平方向有較大的透水性，其固結(jié)速率和孔隙水壓力的消散較均質(zhì)土要快。如試樣較薄時(shí)，成層性起的作用就顯著，這樣用時(shí)間平方根法推求的Cv可能變小。2）環(huán)刀側(cè)壁摩擦 試樣側(cè)面與環(huán)刀間的摩擦是這種試驗(yàn)的主要機(jī)械誤差，該摩擦抵消了部分上覆荷載，使試樣上的有效應(yīng)力減小而導(dǎo)致一定的試驗(yàn)誤差。因此，可在環(huán)刀內(nèi)壁涂潤(rùn)滑油減小摩擦。影響試驗(yàn)成果的幾個(gè)問(wèn)題1）試樣尺寸3）試樣的擾動(dòng) 原狀試樣被擾動(dòng)，會(huì)模糊土的應(yīng)力歷史，因此除取土及運(yùn)送過(guò)程中要盡可能減少振動(dòng)，制備試樣時(shí)要特別仔細(xì)。不允許直接將環(huán)刀壓入土樣，應(yīng)用鋼絲鋸按略大于環(huán)刀的尺

27、寸沿土樣外緣切削，待土樣直徑接近環(huán)刀內(nèi)徑時(shí)，再輕輕地壓下環(huán)刀。在削兩端余土?xí)r，不要用刀反復(fù)來(lái)回涂抹，最好用鋼絲鋸慢慢地一次削去。3）試樣的擾動(dòng)4）加荷等級(jí)試驗(yàn)中采用荷載比為1不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際加荷情況。固結(jié)試驗(yàn)計(jì)算所得的沉降量通常與實(shí)測(cè)沉降量相差較大。對(duì)塑性較大的粘土或結(jié)構(gòu)強(qiáng)度小密度低的軟土，表現(xiàn)明顯。5）加荷時(shí)間加荷時(shí)間取決于試樣的透水性。加荷時(shí)間不同，試驗(yàn)所得的壓縮指數(shù)是接近的，但是對(duì)先期固結(jié)壓力的影響較大。 4）加荷等級(jí)三軸壓縮試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)試驗(yàn)原理三軸壓縮試驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種方法。目的就是根據(jù)莫爾庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則測(cè)定土的強(qiáng)度參數(shù)：凝聚力和內(nèi)摩擦角。通常是用34個(gè)圓柱形試樣，分別在不同

28、的恒定周?chē)鷫毫ο?，施加軸向壓力，進(jìn)行剪切至破壞；然后根據(jù)莫爾庫(kù)侖理論，求得抗剪強(qiáng)度參數(shù)。土的抗剪強(qiáng)度是土體抗破壞的極限能力。當(dāng)土體內(nèi)的剪應(yīng)力達(dá)到土體的抗剪強(qiáng)度，必然引起土體的破壞，因此，如何確定土體的強(qiáng)度就很重要。土的強(qiáng)度受許多因素影響，如土的類(lèi)型、密度、含水率及受力條件、應(yīng)力歷史等。試驗(yàn)原理三軸壓縮試驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種方法。目的就是根一般認(rèn)為：土體的破壞條件用莫爾庫(kù)侖（Mohr-Coulomb）破壞準(zhǔn)則表示比較符合實(shí)際情況。根據(jù)莫爾庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則，土體在各向主應(yīng)力的作用下，作用在某一應(yīng)力面上的剪應(yīng)力與法向應(yīng)力之比達(dá)到某一比值（即土的內(nèi)摩擦角正切值），土體就將沿該面發(fā)生剪切破壞，而與作用

29、的各向主應(yīng)力的大小無(wú)關(guān)。莫爾庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則的表達(dá)式為：式中：1 、3 大、小主應(yīng)力（kPa）； c 土的凝聚力（kPa）； 土的內(nèi)摩擦角（）。一般認(rèn)為：土體的破壞條件用莫爾庫(kù)侖（Mohr-Coulo根據(jù)破壞時(shí)的大主應(yīng)力與小主應(yīng)力分別繪制莫爾圓、各莫爾圓的公切線就是剪應(yīng)力與法向應(yīng)力的關(guān)系曲線，通常以近似的直線表示，其傾角為 ，在縱軸上的截距為，剪應(yīng)力與法向應(yīng)力的關(guān)系用庫(kù)侖方程表示： 式中： 、分別為作用在破壞面上的剪應(yīng)力與法向應(yīng)力。 根據(jù)破壞時(shí)的大主應(yīng)力與小主應(yīng)力分別繪制莫爾圓、各莫爾圓的公切土體是由固體顆粒及其孔隙內(nèi)的水（或水和氣體）所組成的，土體受荷重后，其中剪應(yīng)力由固體顆粒骨架所承受，而任何

30、面上的法向應(yīng)力為固結(jié)顆粒骨架和孔隙水或氣體所承受即，稱(chēng)有效應(yīng)力，稱(chēng)孔隙壓力。土的抗剪強(qiáng)度主要取決于有效應(yīng)力的大小，故上式可寫(xiě)成土體是由固體顆粒及其孔隙內(nèi)的水（或水和氣體）所組成的，土體受試驗(yàn)方法根據(jù)排水條件不同，三軸壓縮試驗(yàn)可分為：不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU）、固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU）和固結(jié)排水試驗(yàn)（CD），以適用不同工程條件而進(jìn)行強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定。試驗(yàn)方法根據(jù)排水條件不同，三軸壓縮試驗(yàn)可分為：不固結(jié)不排水試不固結(jié)不排水試驗(yàn)本試驗(yàn)是對(duì)試樣施加周?chē)鷫毫螅词┘虞S向壓力，使試樣在不固結(jié)不排水條件下剪切，該方法適用的條件是土體受力而孔隙壓力不消散的情況，當(dāng)建筑物施工速度快，土的滲透系數(shù)較低，而排水條件又差

31、時(shí)，為考慮施工期的穩(wěn)定，可采用UU試驗(yàn)。對(duì)于天然地層的飽和粘土，用這種方法所測(cè)定的，所以在總應(yīng)力的穩(wěn)定分析中采用的分析法。對(duì)非飽和土，如壓實(shí)填土、未飽和的天然地層，這種土的強(qiáng)度是隨增加而增加，當(dāng)增加到一定值，空氣逐漸溶解于水而達(dá)到飽和時(shí)，強(qiáng)度不再增加。強(qiáng)度包線并非直線，因此，用總應(yīng)力方法分析時(shí)，應(yīng)按規(guī)定的壓力范圍選用、。如非飽和的天然地層預(yù)計(jì)施工期可能有雨水滲入或地下水位上升，會(huì)使試樣飽和，則試樣應(yīng)在試驗(yàn)前予以飽和。不固結(jié)不排水試驗(yàn)本試驗(yàn)是對(duì)試樣施加周?chē)鷫毫?，即施加軸向壓力固結(jié)不排水試驗(yàn)本試驗(yàn)是使試樣先在某一周?chē)鷫毫ψ饔孟屡潘探Y(jié)，然后在保持不排水的條件下，增加軸向壓力直至破壞。在固結(jié)不排水

32、試驗(yàn)中不測(cè)孔隙壓力時(shí)，求得總應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)、，可作為總應(yīng)力分析的強(qiáng)度指標(biāo)。若測(cè)得土體破壞時(shí)的孔隙壓力，則可求得土的有效強(qiáng)度參數(shù)、，以便進(jìn)行土體穩(wěn)定的有效應(yīng)力分析。該方法相當(dāng)于地基或土工建筑物建成后，本身已基本固結(jié)，但考慮到使用期間荷載的突然增加或水位驟降引起土體自重的驟增，或當(dāng)土層較薄，滲透性較大，施工速度較慢的竣工工程以及先施加垂直荷載，而后施加水平荷載的建筑物地基（例如擋土墻，船塢、船閘等擋水建筑物）。 正常固結(jié)粘土的不排水強(qiáng)度與土層固結(jié)壓力的比值，對(duì)某種土來(lái)講是一常數(shù)。因此，正常固結(jié)粘土的不排水強(qiáng)度的參數(shù)也可用表示。在穩(wěn)定分析中可直接用代替，在地基加固工程中，如知道土層固結(jié)壓力，即可估算天

33、然土層的強(qiáng)度。固結(jié)不排水試驗(yàn)本試驗(yàn)是使試樣先在某一周?chē)鷫毫ψ饔孟屡潘探Y(jié)，固結(jié)排水試驗(yàn)本試驗(yàn)是使試樣先在某一周?chē)鷫毫ψ饔孟屡潘探Y(jié)，然后在排水條件下緩緩增加軸向壓力直至破壞，主要是為了求得土的有效強(qiáng)度參數(shù)。排水試驗(yàn)所需時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)用中常用C 、代替Cd、d。實(shí)際上兩種指標(biāo)，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是有區(qū)別的，前者在不排水條件下施加軸向壓力的過(guò)程中測(cè)量孔隙壓力，試樣體積保持不變，而后者在剪切過(guò)程中，試樣排水而導(dǎo)致體積變化，所以?xún)烧叩膽?yīng)力應(yīng)變關(guān)系是不會(huì)相同的，為此，應(yīng)用有限元計(jì)算土工問(wèn)題時(shí)，為了模擬實(shí)際工程的排水條件，需用固結(jié)排水試驗(yàn)成果。此法可用于研究砂土地基的承載力或穩(wěn)定性，也可用于研究粘土地基的長(zhǎng)期穩(wěn)定問(wèn)題

34、。實(shí)踐證明，用應(yīng)力控制式三軸儀作固結(jié)排水試驗(yàn)比用應(yīng)變控制式三軸儀簡(jiǎn)便。除求得Cd、d 外，還能用于測(cè)定變形指標(biāo)。固結(jié)排水試驗(yàn)本試驗(yàn)是使試樣先在某一周?chē)鷫毫ψ饔孟屡潘探Y(jié)，然試驗(yàn)儀器及試驗(yàn)步驟常用的三軸儀依施加軸向荷載的方式不同，可分的應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式兩類(lèi)。（a）應(yīng)變式控制三軸儀試驗(yàn)儀器及試驗(yàn)步驟常用的三軸儀依施加軸向荷載的方式不同，可分（b）應(yīng)力控制式三軸儀裝置土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其室內(nèi)測(cè)定課件三軸儀由軸向加壓系統(tǒng)、壓力室、周?chē)鷫毫ο到y(tǒng)、孔隙壓力測(cè)量系統(tǒng)和試樣變形量測(cè)系統(tǒng)等組成。附屬設(shè)備有擊實(shí)筒、飽和器、切土盤(pán)（切土器和切土架）、分樣器、承膜筒等。1）軸向加壓系統(tǒng)即三軸試驗(yàn)機(jī)，通常由電動(dòng)馬

35、達(dá)和變速箱進(jìn)行傳動(dòng)的螺旋千斤頂、通過(guò)儀器臺(tái)架上的固定橫梁的反作用，將荷載直接加到貫通壓力室的頂蓋活塞桿上，最后施加于試樣上。軸向壓力的大小反映在橫梁下的測(cè)力計(jì)上。2）壓力室是安裝試樣并使周?chē)鷫毫洼S向荷載作用下試樣的重要部分。壓力室由金屬上蓋、有機(jī)玻璃筒和底座組成。用拉桿加以連接構(gòu)成一體。上蓋中央有不銹鋼活塞傳遞軸向壓力。3）周?chē)鷫毫ο到y(tǒng)和反壓力系統(tǒng)即液壓或氣壓穩(wěn)定裝置，要求對(duì)所施加的周?chē)鷫毫头磯毫δ荛L(zhǎng)期恒壓，以保證試樣在固結(jié)和剪切過(guò)程中，周?chē)鷫毫Σ蛔儭?三軸儀由軸向加壓系統(tǒng)、壓力室、周?chē)鷫毫ο到y(tǒng)、孔隙壓力測(cè)量系統(tǒng)4）孔隙壓力量測(cè)裝置，量測(cè)孔隙水壓力較理想的是通過(guò)零位指示器，用調(diào)壓筒在壓力表

36、上反映，由于限制用水銀，目前多數(shù)采用壓力傳感器加測(cè)量箱顯示。關(guān)于孔隙水壓力量測(cè)系統(tǒng)除不能殘留氣泡外，還應(yīng)有一定的靈敏度，測(cè)量時(shí)應(yīng)基本上不允許孔隙水流動(dòng)，試樣內(nèi)孔隙水的流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致兩種不良后果，一是不能準(zhǔn)確地測(cè)定孔隙水壓力數(shù)值，這種影響對(duì)低壓縮性的土顯得特別重要。另一是在透水性低的土中會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的時(shí)間滯后現(xiàn)象，使得孔隙水壓力數(shù)值難以穩(wěn)定。為此，無(wú)論用零位指示器或者用壓力傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，都要求有較小的體積因數(shù)。對(duì)毛管直徑為1mm的零位指示器，孔隙壓力系統(tǒng)加壓至500kPa時(shí)，毛細(xì)管內(nèi)水銀面上升要求小于9mm，這一數(shù)值與英國(guó)帝國(guó)學(xué)院、挪威土工所、美國(guó)墾務(wù)局等使用的儀器的體積因數(shù)基本一致。對(duì)于孔隙壓力

37、系統(tǒng)采用的傳感器，要求體積因數(shù)小、線性誤差和重復(fù)性誤差小，時(shí)漂要滿足試驗(yàn)要求。體積因數(shù)可用內(nèi)管為毛細(xì)管的體變管與傳感器連接后施加壓力，測(cè)得壓力與體變的關(guān)系曲線，可求出傳感器的體積因數(shù)。4）孔隙壓力量測(cè)裝置，量測(cè)孔隙水壓力較理想的是通過(guò)零位指示器5）變形量測(cè)裝置：軸向變形的量測(cè)通常采用固定在活塞頂端或量力環(huán)下端的百分表量測(cè)。試樣體積變化量的測(cè)定對(duì)確定固結(jié)和剪切過(guò)程中，試樣改變后真實(shí)斷面積有直接關(guān)系。雖然在實(shí)用中按等應(yīng)變?cè)黹g接推算固結(jié)后的高度和面積，計(jì)算體積變化，但試驗(yàn)中應(yīng)盡量直接測(cè)定，減少誤差。目前常用的是體變管，最簡(jiǎn)單的是量管，而更可靠的應(yīng)該是用內(nèi)外兩管的體變管。管內(nèi)裝中性油，當(dāng)壓力水流經(jīng)體

38、變管時(shí)，推動(dòng)油與水，使其分界面發(fā)生變動(dòng)，即可測(cè)出試樣的體積變化。 5）變形量測(cè)裝置：軸向變形的量測(cè)通常采用固定在活塞頂端或量力試驗(yàn)步驟1）試驗(yàn)前檢查（1）周?chē)鷫毫刂葡到y(tǒng)和反壓力控制系統(tǒng)的儀表的誤差應(yīng)小于全量程的1%，采用傳感器時(shí)，其誤差應(yīng)小于全量程的0.5%。根據(jù)試樣強(qiáng)度的大小，選用不同量程的測(cè)力計(jì)或傳感器，最大軸向壓力的準(zhǔn)確度不小于1%。（2）孔隙壓力量測(cè)系統(tǒng)的氣泡應(yīng)排除，其方法是量測(cè)系統(tǒng)中充以無(wú)氣水，并施加壓力，小心打開(kāi)孔隙壓力閥，讓管路中的氣泡從壓力室底座排出。應(yīng)反復(fù)幾次，直至氣泡完全沖出為止。（3）排水管路應(yīng)通暢，各連接處應(yīng)無(wú)漏水漏氣現(xiàn)象。壓力室活塞在軸套內(nèi)應(yīng)能自動(dòng)滑動(dòng)。俟儀器檢查完

39、畢，關(guān)閉周?chē)鷫毫﹂y、孔隙壓力閥和排水閥，以備使用。試驗(yàn)步驟1）試驗(yàn)前檢查2）試樣制備和飽和三軸試驗(yàn)采用的試樣最小直徑為mm，最大直徑為mm，試樣高度為試樣直徑的2 2.5倍，試樣的最大粒徑可參照下表。對(duì)于有裂縫、軟弱面和構(gòu)造面的試樣，直徑宜大于60mm。試樣的最大允許粒徑試樣直徑 （mm）允許最大粒徑100試樣直徑的1/10100試樣直徑的1/52）試樣制備和飽和試樣直徑 （mm）允許最大粒徑100試（1）原狀試樣的制備對(duì)于較軟的土樣，先用鋼絲鋸或切土刀切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，放在切土盤(pán)上下圓盤(pán)之間，用鋼絲鋸或切土刀緊靠側(cè)板，由上往下細(xì)心切削，邊切削邊轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)，直至土樣被削成規(guī)定的直徑為止

40、。切削時(shí)應(yīng)避免擾動(dòng)，當(dāng)試樣表面遇有礫石或凹坑時(shí)，允許用削下的余土填補(bǔ)。對(duì)較硬的土樣，先用切土刀切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，放在切土架上，用切土器切削土樣，邊削邊壓切土器，直到切削到比要求的試樣高度約高2cm為止。取出試樣，按規(guī)定的高度將兩端削平、稱(chēng)量。并取余土測(cè)定試樣的含水率。試樣的兩端面應(yīng)平整，互相平行，側(cè)面垂直，上下均勻。（1）原狀試樣的制備(2)擾動(dòng)土試樣制備應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)預(yù)定的干密度和含水率備樣后，在擊樣器內(nèi)分層擊實(shí)，各層土樣數(shù)量應(yīng)相等，各層接觸面應(yīng)刨毛，擊完最后一層，將擊樣器內(nèi)的試樣兩端整平，取出試樣稱(chēng)量。然后量測(cè)試樣的高度和直徑，試樣的平均直徑可按下式計(jì)算： 式中：D1、D2、D3分別

41、為試樣上、中、下部位的直徑。(2)擾動(dòng)土試樣制備（3）砂類(lèi)土試樣制備應(yīng)先在壓力室底座依次放上透水板、橡皮膜和對(duì)開(kāi)圓模。根據(jù)試驗(yàn)要求的干密度和試樣體積，稱(chēng)取所需的砂樣，分三等分，在水中煮沸，冷卻后待用。在模內(nèi)注入純水至試樣高度的三分之一，將煮沸冷卻后的一份砂樣按預(yù)定的干密度填入橡皮膜內(nèi)，填至該層要求的高度。然后繼續(xù)注入純水至試樣高度的三分之二，再裝第二份砂樣。如此繼續(xù)裝樣直至模內(nèi)裝滿為止。如果要求的干密度較大時(shí)，在填砂過(guò)程中，輕輕敲打?qū)﹂_(kāi)圓模，使所稱(chēng)的砂樣填滿規(guī)定的體積。整平砂面，放上透水板、試樣帽、扎緊橡皮膜。對(duì)試樣內(nèi)部施加5kPa負(fù)壓力，使試樣能站立，拆除對(duì)開(kāi)圓模。 注：對(duì)含有細(xì)粒土或要求高

42、密度的試樣，可采用干砂制備，用水頭飽和或反壓力飽和。 （3）砂類(lèi)土試樣制備（4）試樣飽和可采用以下方法抽氣飽和：將試樣裝入飽和器內(nèi)，放入真空缸內(nèi)，真空缸與抽氣機(jī)接通，進(jìn)行抽氣。當(dāng)真空度接近一個(gè)大氣壓力后，應(yīng)繼續(xù)抽氣，抽氣時(shí)間對(duì)粉質(zhì)土大于0.5h，粘質(zhì)土大于1h，堅(jiān)硬的粘質(zhì)土可大于2h。然后向真空缸注入清水，試樣在水中靜止10h以上，取出試驗(yàn)。水頭飽和：將試樣裝入壓力室內(nèi)，試樣周?chē)毁N濾紙條，可施加20kPa的周?chē)鷫毫?，提高試樣底部量管的水位、降低試樣頂部量管的水位，使兩管水位差?m左右，打開(kāi)所有閥門(mén)，使純水從底部進(jìn)入試樣，從頂部溢出，直至流入水量和溢出水量相等為止。當(dāng)需要提高試樣的飽和度時(shí)，

43、宜在水頭飽和前，從底部將二氧化碳?xì)怏w通入試樣，置換孔隙中的空氣，二氧化碳的壓力以510kPa為宜。然后再進(jìn)行水頭飽和。 （4）試樣飽和可采用以下方法反壓力飽和：反壓力的作用可以使試樣達(dá)到完全飽和狀態(tài)。目前國(guó)內(nèi)外已把試樣施加反壓力作為一種常用的飽和方法。關(guān)于反壓力在什么時(shí)候施加，有的認(rèn)為在固結(jié)前施加，有的認(rèn)為在固結(jié)后施加，一般認(rèn)為固結(jié)前施加較好。反壓力應(yīng)分級(jí)施加，并分級(jí)施加周?chē)鷫毫?，以盡量減少對(duì)試樣的擾動(dòng)。在施加反壓力的過(guò)程中，周?chē)鷫毫σ寺源笥诜磯毫?，以防止試樣可能因膨脹而破壞結(jié)構(gòu)，該差值在施加反壓力的整個(gè)過(guò)程中應(yīng)保持常數(shù)。在操作時(shí)，先調(diào)周?chē)鷫毫χ?0kPa，將反壓力調(diào)至30kPa，同時(shí)打開(kāi)周?chē)?/p>

44、壓力閥和反壓力閥，再緩緩打開(kāi)孔隙壓力閥，待孔隙壓力穩(wěn)定后，測(cè)記孔隙壓力和體變管讀數(shù)，再施加下一級(jí)周?chē)鷫毫头磯毫?，算出本?jí)周?chē)鷫毫ο碌目紫秹毫υ隽?，并與周?chē)鷫毫υ隽肯啾?，?，則表示試樣尚未飽和，此時(shí)關(guān)閉所有閥門(mén)，繼續(xù)按上述步驟施加下一級(jí)周?chē)鷫毫头磯毫?。?dāng)試樣在某級(jí)壓力下達(dá)到=1時(shí)，保持反壓力不變，增大周?chē)鷫毫?，若試樣?nèi)增加的孔隙壓力等于周?chē)鷫毫Φ脑隽?，表明試樣完全飽和。反壓力飽和：反壓力的作用可以使試樣達(dá)到完全飽和狀態(tài)。目前國(guó)內(nèi)不固結(jié)不排水試樣安裝和剪切（1）在壓力室底座上依次放上不透水板、試樣、不透水板和試樣帽，在試樣外套上橡皮膜，并將橡皮膜兩端與底座及試樣帽用橡皮圈扎緊。放上壓力罩，將

45、活塞對(duì)準(zhǔn)試樣中心，并均勻地?cái)Q緊底座連接螺母。向壓力室內(nèi)注滿純水，擰緊排氣孔，并將活塞對(duì)淮測(cè)力計(jì)和試樣頂部。（2）施加周?chē)鷫毫?，其大小?yīng)與工程實(shí)際荷載相適應(yīng)。（3）轉(zhuǎn)動(dòng)手輪并轉(zhuǎn)動(dòng)活塞，當(dāng)測(cè)力計(jì)有微讀數(shù)時(shí)，表示活塞與試樣帽接觸，將測(cè)力計(jì)和軸向位移計(jì)讀數(shù)調(diào)至零位。（4）選擇剪切應(yīng)變速率，每分鐘應(yīng)變0.51.0%為宜。啟動(dòng)馬達(dá)，合上離合器，開(kāi)始剪切。試樣每產(chǎn)生0.30.4%的軸向應(yīng)變（或0.2mm變形量）測(cè)記一次測(cè)力計(jì)和軸向變形值。當(dāng)測(cè)力計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)峰值時(shí)，剪切應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行到軸向應(yīng)變?yōu)?5%20%。（5）試驗(yàn)結(jié)束，關(guān)電動(dòng)機(jī)，關(guān)周?chē)鷫毫﹂y，打開(kāi)排氣孔，排除壓力室內(nèi)的水，拆除試樣，稱(chēng)量、測(cè)定試樣含水率。 不固

46、結(jié)不排水試樣安裝和剪切（1）在壓力室底座上依次放上不透水固結(jié)不排水試樣安裝、固結(jié)和剪切（1）開(kāi)孔隙壓力閥和量管閥，使壓力室底座充水排氣，并關(guān)閥。在底座上依次放上透水板、濕濾紙、試樣、濕濾紙和透水板，在試樣周?chē)N上濾紙條，并套上橡皮膜，將橡皮膜下端扎緊在底座上。打開(kāi)孔隙壓力閥和量管閥，使水緩慢地從試樣底部流入，排除試樣與橡皮膜之間的氣泡，關(guān)孔隙壓力閥和量管閥。打開(kāi)排水閥，使試樣帽充水，放在透水板上，將橡皮膜與試樣帽扎緊，降低排水管，吸除試樣與橡皮膜之間的余水，關(guān)排水閥。加上壓力罩、充水、調(diào)整測(cè)力計(jì)讀數(shù)與不固結(jié)不排水試驗(yàn)相同。（2）調(diào)整排水管水面與試樣高度的中心齊平，測(cè)記水面初讀數(shù)。開(kāi)孔隙壓力閥，

47、使孔隙壓力等于大氣壓力，關(guān)閥，記下初讀數(shù)。需要施加反壓力時(shí)，按前面所述進(jìn)行。固結(jié)不排水試樣安裝、固結(jié)和剪切（1）開(kāi)孔隙壓力閥和量管閥，使（3）將孔隙壓力調(diào)至接近周?chē)鷫毫χ?，施加周?chē)鷫毫?，打開(kāi)孔隙壓力閥，待孔壓穩(wěn)定后，測(cè)記孔隙壓力值。打開(kāi)排水閥和孔隙壓力閥，直至孔隙壓力消散至95%以上。固結(jié)完成后，關(guān)排水閥，測(cè)記孔隙壓力和排水量。（4）轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，并轉(zhuǎn)動(dòng)活塞，使活塞與測(cè)力計(jì)接觸，測(cè)讀軸向變形值。將測(cè)力計(jì)調(diào)至零位。（5）選擇剪切應(yīng)變速率，粘土每分鐘應(yīng)變0.05%0.1%；粉土每分鐘應(yīng)變0.1%0.5%為宜。啟閉馬達(dá)，合上離合器，開(kāi)始剪切，過(guò)程中按一定變形量測(cè)記測(cè)力計(jì)、軸向變形和孔隙水壓力，剪切至軸

48、向變形量達(dá)15%20%停止試驗(yàn)，關(guān)電動(dòng)機(jī)，關(guān)各閥門(mén)，拆樣、稱(chēng)量，測(cè)定試樣含水率。（3）將孔隙壓力調(diào)至接近周?chē)鷫毫χ?，施加周?chē)鷫毫?，打開(kāi)孔隙固結(jié)排水試樣安裝、固結(jié)和剪切試樣的安裝、固結(jié)與固結(jié)不排水試驗(yàn)相同，但剪切過(guò)程中應(yīng)將排水閥門(mén)打開(kāi)，剪切速率采用每分鐘應(yīng)變0.003%0.012%。固結(jié)排水試樣安裝、固結(jié)和剪切試樣的安裝、固結(jié)與固結(jié)不排水試驗(yàn)計(jì)算及成果整理1）試樣固結(jié)后的高度、面積、體積及剪切時(shí)的面積可按表7.4.2中的公式計(jì)算。 高度、面積、體積計(jì)算表 項(xiàng)目 起始 固結(jié)后 剪切時(shí)校正值 按實(shí)測(cè)固結(jié)下沉等應(yīng)變簡(jiǎn)化式試樣高度(cm)h0hc=h0-h hc=h0(1-V/V0)1/3試樣面積(c

49、m2)A0A0=A0(1-V/V0)2/3 Aa=A0/(1-0.011)(不固結(jié)不排水剪、固結(jié)不排水剪)A0（VcVi）/(hc-hi)（固結(jié)排水剪）試樣體積（cm3）V0Vc=hcAc 表中：h固結(jié)下沉量（cm）； V 固結(jié)排水量（ml）； Vi排水試驗(yàn)中剪切時(shí)的試樣體積變化（ml）； 1 軸向應(yīng)變，%。（不固結(jié)不排水試驗(yàn)；固結(jié)不排水和固結(jié)排水試驗(yàn)）； h i 剪切時(shí)試樣的軸向變形（cm）。計(jì)算及成果整理1）試樣固結(jié)后的高度、面積、體積及剪切時(shí)的面積2）主應(yīng)力差（ ）的計(jì)算：式中： 大主應(yīng)力（kPa）； 3小主應(yīng)力（kPa）； C測(cè)力計(jì)率定系數(shù)（N/0.01mm或N/mv）； R測(cè)力計(jì)讀數(shù)

50、（0.01mm或mv）； A 試樣剪切時(shí)的校正面積（cm2）； 10單位換算系數(shù)。2）主應(yīng)力差（ ）的計(jì)算：3）有效主應(yīng)力比的計(jì)算 式中： 有效大主應(yīng)力（kPa）； 有效小主應(yīng)力（kPa）； 孔隙水壓力（kPa）。3）有效主應(yīng)力比的計(jì)算4）孔隙水壓力系數(shù)的計(jì)算 式中：B初始孔隙水壓力系數(shù)； u0施加周?chē)鷫毫螽a(chǎn)生的孔隙水壓力（kPa）； Af破壞時(shí)的孔隙水壓力系數(shù)； ui試樣破壞時(shí)，主應(yīng)力差產(chǎn)生的孔隙水壓力（kPa）。4）孔隙水壓力系數(shù)的計(jì)算5）根據(jù)需要分別繪制主應(yīng)力差與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線、有效主應(yīng)力比與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線、孔隙水壓力與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線、用 與 作坐標(biāo)的應(yīng)力路徑關(guān)系曲線。主應(yīng)力差與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線 5）根據(jù)需要分別繪制主應(yīng)力差與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線、有效主應(yīng)力有效主應(yīng)力比與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線 土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其室內(nèi)測(cè)定課件孔隙水壓力與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其室內(nèi)測(cè)定課件應(yīng)力路徑關(guān)系曲線土