压密试验是测定饱和黏性土试样受荷载排水时,稳定孔隙比和压力关係、孔隙比和时间关係的方法。缓速压密试验是通过分级载入的方式测定变形与压力或孔隙比与压力、变形的关係。,以便计算土的单位沉降 量、压缩係数、压缩指数、回弹指数、压缩模量、 固结係数。
基本介绍
- 中文名:缓速压密试验
- 外文名:consolidated slow test
- 学科:岩土力学
- 载入方式:分级载入
- 测定:沉降量、压缩係数、压缩指数
- 目的:孔隙比和压力关係
简介
压密试验,又称固结试验,用以测定土在完全侧限(指侧向不发生变形)条件下承受垂直压力后的压缩特性的试验。缓速压密试验,又称常规固结试验,测定饱和粘性土试样在分级施加垂直压力下的一维压缩特性的试验。它是以太沙基单向固结理论为基础的。将试样放在有侧限和容许轴向排水的容器中,按前一级荷载2倍的加荷率逐级施加垂直压力,一般为12.5、25、50、 100、200、400、800、1600、3200kPa,最后一级压力应大于上覆土层的计算压力。若需测定沉降速率时,测记每级压力下不同时刻试样的高度变化。一般每 24小时加一级,依次逐级加压至试验结束。绘製各级压力与相应压力下试样固结稳定后孔隙比的关係曲线及某级压力下试样高度随时间变化曲线,从曲线可得压缩性指标、前期固结压力、固结係数等。完成一个试验历时往往要一周或十天以上。当只进行压缩时,允许用非饱和土。为我国 《土工试验方法标準》(GB/ T50123)推荐使用的方法。但该方法有一些显着的缺点, 主要表:试验所需的时间较长。按照《土工试验方法标準》(GB/ T50123)要求,分级载入的每级荷载要作用24h,这样完成一个固结试验所需的最终时间大概 9d 左右,若需进行回弹试验,则时间更长。试验获得数据少而且比较分散,致使试验得到的曲线不连续,影响测定参数的準确性。压缩试验过程中沿试样高度的有效应力分布不均匀,根据有效应力原理, 靠近排水面的有效应力最大,靠近不排水面处的有效应力最小,水力梯度沿高度方向变化相当大,致使有效应力沿试样高度分布不均匀,造成了试样的压缩性分布不均匀。
太沙基固结理论
太沙基固结理论是指太沙基在1924年建立的一维固结模型和建立了一维固结理论。太沙基一维固结理论为求饱和土层在渗透固结过程中任意时间的变形,通常採用太沙基提出的一维固结理论进行计算。太沙基固结理论採用的物理模型的基本假设如下:
(1)土体是饱和的;
(2)土体是均质的;
(3)土颗粒和孔隙水在固结过程中都是不可压缩的;
(4)土中水的渗流服从于达西定律;
(5)在固结过程中,土的渗透係数k是常数;
(6)在固结过程中,土的压缩係数a是常数;
(7)外部荷载是一次瞬时施加的;
(8)土体的固结都是小变形;
(9)土中水的渗流与土体变形只发生在一个方向。
土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的,因此土层的压缩和土中水的渗流都是一维的;在这些假设的基础上,太沙基建立了一维固结理论。许多的心的固结理论是在减少这些假设条件的基础上发展起来的。所以说太沙基一维固结理论是最基础有意义的固结理论。
对于均值地基,即使附加应力随深度变化,但不同深度的同一水平面上的附加应力相同,则该水平面各个点的压缩变形相同,且符合侧限变性条件。当压缩模量或压缩係数不变时,对于任一随深度变化的附加应力作用下,其单向固结变形可以套用叠加原理,相当于压缩应力图形中各部分在同一时刻引起变形的代数和。
有关术语
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。
土的振动压密是土在振动作用下孔隙比减小和密实度增加的过程。无粘性土的振动压密程度取决于固结压力、振动荷载强度和频率、振次及初始孔隙比等。粘粒含 量和含水量的变化对无粘性土的振动压密也有一定的影响。在动荷载作用下会导致地基的振陷。
回弹曲线是土的固结试验压力加到某值后逐级卸压、土体 发生回弹的过程中孔隙比e与压力p的关係曲线。回弹指数是指在压缩试验中,土样受压后卸荷回弹时,近似为直线的孔隙比与有效压力对数值关係曲线的平均斜率。它是土体弹塑性增量分析理论中的一个重要指标。
固结係数Coefficient of consolidation (Cv) ,是反应受侧限土体在荷载作用下固结速度的一个标量。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。