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固结曲线

(2021-07-14 21:00:03) 百科综合
固结曲线

固结曲线

固结曲线,又称固结试验曲线。土的固结试验中某级压力下土样的垂直变形与时间的关係曲线。用于确定土的固结係数。常用两种配合法整理,即时间对数拟合法和时间平方根拟合法。通常可分为3段,分别表示瞬时弹性变形、主固结变形和次固结变形。

基本介绍

  • 中文名:固结曲线
  • 外文名:consolidation curve
  • 学科:土力学
  • 定义:地基沉降量与相应历时的关係曲线
  • 作用:确定土的固结係数
  • 方法:对数拟合法和平方根拟合法

简介

固结曲线,是指在一定荷载下,地基沉降量与相应历时的关係曲线。或室内固结试验中试样在一级荷载下的压缩量或孔隙比随时间的变化曲线。室内固结实验中,用于描述土样的固结度随时间而发展的规律的曲线。根据荷载的大小,土的固结曲线一般可以分为弹性变形阶段,主固结阶段和次固结阶段。

影响变数

固结係数
固结是指饱水土层承受压力后,存在于土粒孔隙中的水分被挤出,使土体积减小的现象。土层固结后压缩性减小,强度有所提高。广义的固结指土的压缩过程,但大多数情况下,固结仅指饱和土的排水压密过程,分主固结与次固结。当饱和土受压后,其附加压力由有效压力和孔隙水压力共同分担,分担的情况随时间而变化。
固结係数是反映土体排水固结过程快慢的主要参数。可通过试验测得。固结係数是软土地基处理设计中的重要参数。软基处理方法的选择、施工工期、排水井间距、预压荷载以及工程造价等都与固结係数密切相关。理论上它是变数,它取决于土的渗透係数、天然孔隙比、水的重力密度、土的压缩係数,在不同的排水方向时,其值也不同,但实用上常取作常数。固结係数Cv 是太沙基( Terzaghi)一维固结理论中的一个重要参数,与固结过程中的超静孔隙水压力(u)的消散速率
成正比,其大小反映软土固结快慢的程度,即固结係数为反映土层固结特性的参数。固结係数既是一项重要的土的试验指标,也是软土地基处理设计中的关键参数,特别在软基处理採用排水固结法时,固结係数更是一项必不可少的指标。固结係数有效、準确的获取对基础沉降的正确预测有着决定性的意义。
固结度
固结度是表征土的固结程度,是指土层或土样在某一级荷载下的固结过程中某一时刻孔隙水压力平均消散值或压缩量与初始孔隙水压力增量或最终压缩量的比值,以百分率表示。通俗的讲就是:某一时刻的压缩量与最终压缩量之比,在科学上很难解释。固结度是表征土的固结程度,是指土层或土样在某一级荷载下的固结过程中某一时刻孔隙水压力平均消散值或压缩量与初始孔隙水压力增量或最终压缩量的比值,以百分率表示。
孔隙比
孔隙比是土体中的孔隙体积与其固体颗粒体积之比。是说明土体结构特徵的指标。在工程地质中,通常用孔隙比评价土的密度、计算土的压缩係数及评价土的允许承载力。在同样条件下,土的孔隙比越大,其地基基础的允许承载力越小。对砂土来说,往往用砂的孔隙比(e)来决定砂的密实度;例如砾砂、粗砂、中砂,其孔隙比密实的e<0.60,中密的0.60≤e≤0.75,稍密的0.75<e≤0.85,鬆散的e>0.85;细砂、粉砂密实的e<0.70,中密的0.70≤e≤0.85,稍密的0.85<e≤0.95,鬆散的e>0.95;砂的密实度决定了砂的承载力。

配合方法

时间平方根法
Taylor根据一维固结理论分析发现,固结度U 与时间因数
的曲线在固结度 U < 60%时很接近抛物线,并指出在变形-时间平方根曲线中确定与U = 90%相对应的时间
,由此计算固结係数
。该方法的主要优点在于确定
所需时间很短,可以减小次固结压缩对试验结果的影响,方法也比较简便。其缺点主要是对试验前期沉降读数精度要求较高,若前期沉降读数精度低,数据点的离散性较大,呈非理想形状(见图 1),则本方法得到的固结係数误差会很大。在试验中还发现,非理想曲线与载入比有关。
时间平方根法时间平方根法
时间对数法
该方法的原理与时间平方根法相似:若将 s-t关係绘成 s-lgt 曲线,则其上部为抛物线、中部为斜直线、尾部为平缓直线。据此,若得到初始沉降读数
及固结度达 100%的沉降读数
,进而在s-lgt 曲线中确定 U = 50%的时间
, 则可计算出固结係数
。该方法的优点是适用性良好。用平方根法很难确定
时,可使用时间对数法来计算
。缺点是该法是作图确定
是在曲线的初始段作图确定的,而初始段一般都比较平缓,作图时的微小偏差都会导致较大的误差;而且整个作图过程比较繁琐。
需要固结试验进入次固结阶段一定时间后才能确定,因此,试样的次固结变形要求试验的时间比较长。

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