土的固结实试验影响因素的研究
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土的固结实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过模拟土体固结过程,了解土体固结规律及其影响因素,并掌握土体固结试验的操作方法和数据处理技巧。
二、实验原理土体固结是指土体在受到外部荷载或自身重力作用下,由于孔隙水压力降低而导致孔隙水排出,从而引起土颗粒之间的相对移动和密实度增加的过程。
常见的影响因素有荷载大小、荷载时间、土体类型等。
本次实验采用静载法进行,即通过施加一定大小的荷载,在规定时间内记录不同深度处孔隙水压力变化,从而得到土体固结曲线。
根据试验数据可以计算出不同深度处的有效应力和孔隙比等参数。
三、实验步骤1. 准备工作:清洗试件及仪器设备。
2. 安装试件:将试件放置于试验机上,并调整好仪器参数。
3. 施加荷载:按照预定荷载大小施加荷载,并记录不同时间点下各深度处孔隙水压力值。
4. 记录数据:根据试验要求记录孔隙水压力变化曲线及荷载大小、时间等参数。
5. 数据处理:根据试验数据计算出有效应力和孔隙比等参数,并绘制土体固结曲线。
四、实验结果及分析根据本次实验得到的数据,我们可以得到不同深度处的孔隙水压力变化曲线,进而计算出有效应力和孔隙比等参数。
通过绘制土体固结曲线,可以看出土体固结过程中孔隙比逐渐减小,有效应力逐渐增加的趋势。
此外,影响土体固结的因素还包括荷载大小、荷载时间、土体类型等。
在实验过程中,我们可以通过改变这些因素来观察其对土体固结规律的影响。
五、实验注意事项1. 实验前要仔细检查试件及仪器设备是否完好。
2. 在施加荷载时要注意保持稳定,避免过大或过小。
3. 记录数据时要认真记录各项参数,并注意单位转换。
4. 在数据处理时要仔细检查计算公式及运算过程是否正确。
5. 实验后要及时清洗试件及仪器设备,并做好记录和归档工作。
六、实验结论通过本次实验,我们了解了土体固结规律及其影响因素,并掌握了土体固结试验的操作方法和数据处理技巧。
在实际工程中,我们可以根据土体类型及荷载情况等因素进行合理设计,从而保证工程的安全性和稳定性。
黏土固结过程中结合水对黏滞系数影响研究杨琴【摘要】渗透系数作为土的基本力学指标参数,是孔隙比和黏滞系数的函数.为了研究黏土中结合水对黏滞系数的影响,开展固结试验得到各级压力下的渗透系数与黏滞系数;并由高速离心机分离试验定量测得结合水量.结果表明固结压力增大,孔隙比减小,渗透系数随之减小,由渗透系数计算公式反算出动力黏滞系数,随固结压力增大而线性增大.压力较小时,结合水量变化较小;自由水减少到一定程度变为结合水排出为主.结合水排出会导致结合水膜厚度变薄,黏滞系数随结合水膜厚度减小而线性增大.所以,对于结合水含量较高的黏土,固结压缩过程中存在结合水排出现象,计算渗透系数时需考虑结合水膜变薄导致黏滞系数增大进而对渗透系数产生的影响.%As one of the basic mechanical parameters of soil, permeability coefficient is a function of void ratio and viscosity coefficient.To explore the effect of bound water in the pore of clays on the viscosity coefficient, consolidation test was conducted for permeability coefficient and viscosity coefficient, and centrifuge test was carried out for bound water contents.The result shows that when consolidation pressure increasing, void ratio and permeability coefficient get smaller.Viscosity coefficient calculated based on calculation formulas of permeability coefficient increases lineally with logarithm of consolidation pressures.When pressure is low, bound water content has little change.When free water content decreases to a certain value, the main process is flowing out of bound water.Outflow of bound water leads to a decrease in thickness of bound water layer and viscosity coefficient decreases lineally with the thickness.Therefore, if clays of highbound water content are consolidated and compressed, bound water will flow out and an increase in viscosity coefficient caused by decrease in thickness of bound water layer should be taken into consideration when permeability coefficient needs to be calculated.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)006【总页数】5页(P92-96)【关键词】黏土;结合水;黏滞系数;渗透系数【作者】杨琴【作者单位】河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室, 江苏省岩土工程技术工程研究中心,河海大学,南京 210098【正文语种】中文【中图分类】TU411.3建筑科学渗透系数是土体基本力学性质参数之一,与土体固结、地下水渗流关系密切,关于固结过程中渗透系数方面的研究[1—6]已经有很多。
土力学固结实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对土壤的固结性质进行实验研究,探究土壤在不同应力作用下的固结变形规律,为土木工程中的地基设计提供参考依据。
二、实验原理。
土壤的固结是指土壤在受到外部荷载作用下,由于土颗粒之间的重排和土体内部孔隙的变形而引起的土体体积的减小。
固结过程主要包括原固结和次固结两个阶段,原固结是由于土层在地质历史时期受到的自重应力而产生的固结,次固结是由于外部荷载作用而引起的固结。
土壤的固结性质对土体的承载力、变形特性和渗透特性等有着重要影响。
三、实验内容。
1. 实验材料,本次实验选取了一种典型的黏性土作为实验材料,该土壤具有较好的可塑性和固结性能。
2. 实验装置,实验采用固结仪进行,该仪器能够模拟不同应力条件下的土壤固结过程,并实时记录土壤的固结变形数据。
3. 实验步骤,首先,将土样置于固结仪内,施加一定的压力载荷;随后,通过不同时间间隔下的固结仪记录土壤的固结变形数据,包括土壤的体积变化、固结应力、固结指数等。
四、实验结果与分析。
通过实验数据的记录和分析,我们得出了如下结论:1. 土壤的固结过程呈现出明显的时间效应和应力效应,随着时间的推移和应力的增加,土壤的固结变形逐渐加剧。
2. 土壤的固结指数随着应力的增加而增大,说明土壤的固结性能与应力大小密切相关。
3. 土壤的固结过程具有一定的非线性特性,固结曲线呈现出明显的曲折和拐点。
五、实验结论。
本实验通过对土壤的固结性质进行了系统研究,得出了土壤固结过程的一些基本规律。
这些规律对于土木工程中的地基设计和土壤工程的应用具有重要的意义。
同时,本实验也为今后对土壤固结性能的深入研究提供了一定的参考。
六、实验总结。
通过本次实验,我们对土壤的固结性质有了更深入的了解,同时也增强了对土力学理论的实践应用能力。
希望今后能够进一步深入研究土壤固结性能,在土木工程实践中为工程建设提供更可靠的技术支持。
七、参考文献。
1. 刘鹏.土力学[M].北京:中国建筑工业出版社,2018.2. 李明.土壤力学与基础工程[M].北京:人民交通出版社,2017.以上就是本次土力学固结实验的报告内容,希望能够对相关领域的研究和实践工作有所帮助。
土工试验中常见问题的研究【摘要】将土工试验中较为常见的一些问题进行了归类,以便使土工试验的结果更加可靠和精确,最终为工程的设计提供更优良的服务。
【关键词】土工试验;密度;颗粒;比重1、土工试验的重要性土工试验不只是进行岩石勘察的一项重要内容,还是地质工作的非常重要的部分。
可以说土工试验的结果不仅影响着工程的勘察效果,还为土体的地质性质与变形机理提供了力学等方面的指标,在实际工程中,每一个施工现场的地质情况都是不一样的,即使是在相同的地方,土质也会有所变化。
在进行工程设计时,一定要对工程所在地的土质进行仔细的测试,因为土本身的特性,在进行取样等活动时的扰动,以及试验所采用的设备、方法和人员的差异,都会使试验结果出现一些偏差,进而导致工程设计的准确性降低,对工程的安全性和稳定性造成不利影响。
所以,一定要严格按照有关程序和要求进行土工试验,对出现的问题妥善处理,并对测试的手段和方法不断地进行完善,从而提高施工的安全性和经济效益。
2、土工试验中存在的问题2.1 密度试验中的问题土的颗粒重量、空隙的大小、空隙中的水的质量都会对土的密度造成影响。
密度试验的操作相对简单,但是,在对开土进行切样时使用的刮土刀的刀刃却有可能因为磨损而出现凹口,这样就会使得测试到的密度和饱和度偏大、空隙的比例变小,造成测试结果与实际物理特征的不符,所以在进行切样时要及时对刮土刀进行更换,保证试样准确度。
另外,要想利用试验的土体准确的计算出土的密度,最好在进行野外取样时对合理的部分进行切取。
在切除的过程中还要注意刀的使用方式,要确保刀刃始终是垂直向下的,切忌左右晃动,以免出现空隙,刀两侧的平整度要完好,从而确保测量到的土样密度真实准确。
2.2 比重试验的问题土的比重是由土本身的矿质成分决定的,是一个比较稳定的数值,通常为2.6- 2.8之间,具体的数值主要取决于所含的矿质、颗粒的大小等因素,如果有机质含量较大,比重就会相对较小。
在进行第一次试验时通常具有较大难度,其中既有操作程序较为复杂的原因,也与要求的数据准确度较高有关,所以,在进行试验时一定要减少那些人为的误差。
软土主次固结划分及影响因素探讨雷华阳;王学超;丁小冬;刘景锦;陈丽;张文振【摘要】Division of primary-secondary consolidation is one of the key problems of prediction and analysis foundation deformation of soft soil correctly and taking effective engineering measures.A series of one dimensional compression secondary consolidation tests and three-dimensional secondary consolidation tests are performed by using unidirectional consolidation apparatus and triaxial shear apparatus for the typical soft soil in Tianjin.Load, pore ratio and pore water pressure,volume strain and time relationship are obtained.The test results show that:the division point of primary-secondary consolidation should be before the pore water pressure dissipation completely.A new method according to the strain rate and strain curve to differentiate the primary and secondary consolidation is founded.And the new method is suitable for all kinds of load.Primary consolidation time is prolonged along with increasing sample height while shortened along with the strengthening of drainage condition.With the increase of the load level,primary consolidation time is prolonged.When the load is less than the structure yieldstress,the division of the primary-secondary consolidation is less affected by load ratio.While the load is greater than the structure yield stress,the primary consolidation time is prolonged along with the increase of load ratio.The ratio of the primary consolidation strain and the total strain after preloading is increased 30.7%than that of no preloading. Theratio increases along with the increase of the preloading load.%主、次固结的划分是正确预测和分析软土地基变形并采取有效工程措施的关键问题之一。
地基土室内高压固结试验问题浅析摘要:随着工程复杂程度越来越高,基坑开挖越来越深,高压固结试验及其应用日益受到重视。
土的先期固结压力同土的天然结构密切相关,它是土的压缩性能陡变的界限,不仅是受荷历史所致,其它如风化中结构变化、粒间化学胶结、地下水的溶滤、干湿等因素,都可使土呈现一种似超固结性状。
而先期固结压力的测定方法及影响因素很多,要十分精确的测定是不容易的,只有合理运用试验方法,兼顾各种影响因素,认真分析试验结果,才能为设计提供准确的试验数据。
关键词:先期固结压力;压缩曲线;加荷等级;稳定标准1.高压固结试验概述高压固结试验的主要任务是测定土的先期固结压力pc,所谓pc 是指土层在历史上曾经受到过的最大有效应力,它是判断天然土层所处固结状态的重要指标,是土体压缩性分界压力,也是土体在荷载作用下变形及强度发生明显变化的临界指标。
同时,高压固结试验还可测出土的压缩指数cc,回弹指数cs,利用e—p曲线计算出的压缩模量,回弹模量等,都是设计计算沉降和回弹的重要指标。
2.土的先期固结压力对于天然沉积土层,在漫长的地质历史年代中,实际上是经受了反复的加荷、卸荷的压密作用,即经过沉积、冲刷侵蚀,又重新沉积等自然地质作用而得到压密。
而且粘性土从沉积到成岩过程中,经过一系列的物理、化学等作用,胶结、风化形成目前天然土层的不同固结状态,如果将土层在历史上曾受到的最大有效应力pc 和和目前上覆土层的有效自重压力po进行比较(超固结比ocr=pc/po),可以把土层分成三种不同的固结状态:正常固结土、超固结土和欠固结土。
3.高压固结曲线特征3.1曲线特征通过大量的试验证明,室内压缩曲线(如右图)具有以下几个特征:a) 开始平缓,随着压力的增大,明显向下弯曲,继而近乎直线向下延伸。
b) 无论试样扰动与否,当压力较大时,其曲线都近乎直线,且大致交于0.42e0点(e0为初始孔隙比)。
c) 扰动越大,压缩曲线越低,曲率越不明显。
丢霎Ⅵ渊粼勰水泥土的固结试验研究孙宇雁1王子国1孙衍湖2(1.中南大学土木建筑学院湖南长沙410075;2.海刚市文艺创作研究事山东烟台265100)C摘要]通过试验,研究了水泥掺入比、土的种类和养护龄期对水泥土压缩特性的影响。
[关键词]水泥十掺入比十的种类养护龄期压缩特性中图分类号:Tu2文献标识码:^文章编号:1671—7597(2008)0910068一01一、引童在一般压力作用F,土粒和水的压缩与土的总压缩量之比甚小,可以忽略不计.所以把土的压缩可看作土中孔隙体积的减小。
饱和土压缩时,随着孔隙体积的减小,土中孔隙水则被排出,土在荷重作用F体积缩小的过程称为压缩。
土在压缩过程中,孔隙水和空气逐渐排出的时间历程,称为土的同结。
固结试验指将天然状态下原状i:样或人工制备扰动上样制备成一定规格的试件,然后置于固结仪内,在不同荷载和有侧限条件F测定其压缩变形。
二、试验设计本次试验结合现场实际情况,进行粉质黏土室内配比试验,制作成水泥掺入比分别为10%,20%,30%的水泥土试样,同一龄期同一掺入比的试样制作3个。
在标准养护条件下进行养护,对龄期分别为56d,90d的试样进行固结试验。
粘性t:固结时间官为24h。
然后施加下~级荷重;最后4级荷重延长至24h,并以等比例综合同结度法进行修正。
三、试验数据处理豆分析(一)试验数据处理方法1.试样初始孔隙比计算公式:‰:尘盥一l”Po(3.卜1)式中w o为试样初始含水率;G.为试样土粒比重;po为试样初始密度;pw为水的密度。
2.各级压力下试样同结稳定后的单位沉降量计算公式:曼:堕×103’_I|o(3.1—2)式中量为某级压力下的单位沉降蕈(蛐/m);∑△Jl,为某级压力下试样固结稳定后的总变形量(m);’l I l0为试样初始高度(衄)。
3.各级压力下试样固结稳定后的孔隙比计算公式:铲%一半叶¨㈣H,4.某一压力范围内的压缩系数计算公式:d卢三£塑’pj“一pj(3.1—4)式中.ny为压缩系数(M Pa一1);见为某级压力值(肝a。
浅议影响土工试验成果因素摘要:土工试验是岩土工程勘察的重要组成部分,其提供的物理、力学参数是工程技术人员评价地基特性和岩土工程施工质量的重要依据之一。
为提高土工试验成果的准确性,本文对影响土工试验因素进行了分析。
关键词:影响;土工;试验;成果;因素中图分类号:tu41文献标识码: a 文章编号:引言:土工试验所提供的参数是对天然地基的工程特性或工程质量的客观描述,可以直接用于工程设计或对工程施工的质量进行检验,故土工试验成果的准确性影响到勘察报告或对工程施工质量检验结果的正确性。
下面从几个方面分析了土工试验中影响常规重要物理指标的因素,提出了相应的解决方法,从而提高土工试验成果的准确度。
一、含水率(一)含义长期以来,在岩土工程领域中将含水率和含水量两个名词互相混淆,实际上含水量是土中含水的质量,单位为g;而含水率是土中水与干土的质量之比,以百分率表示,那么在国家标准gb/t50123-1999中采用含水率这个名词更为符合定义。
(二)方法含水率是土的基本物理性指标之一,含水率的变化将使土的一系列物理力学性质随之而异。
测定含水率的方法多种多样,烘干法是其中的一种。
方法是将试样放入温度能保持在105—110℃的电热烘箱中烘至恒值。
此法是测定含水率通用标准方法,精度高,试验简便,结果稳定,列入了国家标准。
(三)影响因素1、含水率试验的关键在于代表性试样的选取。
进行含水率试验时,常因土层的不均匀、土样短缺、土样扰动等各种因素,影响了试验的成果,以上因素有土样本身客观存在的,也有人为造成的,因此含水率试样的选取是重中之重。
试验人员应根据试验目的和要求确定方法:若为了了解全土层综合而概略的天然含水率,可沿原状土的土层剖面竖向切取土样;但绝大多数的含水率试验还是为了配合密度试验、压缩试验、剪切试验等,因此应在切取原状土样环刀的上或下两面横向选取土样,这样土的含水率与其他相关试验的指标相吻合,有助于了解土层的真实情况和对试验成果的分析。
土的固结时间因数土的固结时间是指土体在受到外力作用下发生固结的时间。
土体的固结过程是土体颗粒之间的重新排列和沉降,从而导致土体的体积减小和密实度增加的过程。
土的固结时间因素影响着土体的工程性质和应用。
本文将从土的固结时间因素的角度出发,探讨土的固结时间的影响因素以及相关的工程应用。
土的固结时间与土体的物理性质密切相关。
土的固结时间与土的颗粒组成、粒径分布、颗粒形状等有关。
颗粒形状不规则的土体固结时间较长,而颗粒形状规则的土体固结时间较短。
此外,土体的粒径分布也会影响土的固结时间。
粒径分布较均匀的土体固结时间较短,而粒径分布不均匀的土体固结时间较长。
因此,在土的工程应用中,需要根据土体的物理性质来选择合适的土体进行工程施工。
土的固结时间与土体的水分含量密切相关。
土的固结时间与土体的含水量有关,一般来说,含水量越高,土的固结时间越长。
这是因为水分的存在会影响土体颗粒之间的接触和排列,从而阻碍土体的固结过程。
工程中需要根据土体的水分含量来控制土的固结时间,以确保工程施工的质量和稳定性。
第三,土的固结时间与土体的压实方法和压实能量有关。
土体的固结时间与压实方法和压实能量密切相关。
不同的压实方法和压实能量会对土体的固结时间产生不同的影响。
例如,振动压实和静压压实相比,振动压实速度更快,固结时间更短。
因此,在土的工程应用中,需要根据工程需要选择合适的压实方法和压实能量,以控制土的固结时间。
土的固结时间与土体的环境条件有关。
土的固结时间与环境条件,如温度、湿度等有关。
高温、低湿度条件下,土的固结时间较短;低温、高湿度条件下,土的固结时间较长。
因此,在土的工程应用中,需要根据环境条件来控制土的固结时间,以确保工程的稳定性和安全性。
土的固结时间是土体在受到外力作用下发生固结的时间。
土的固结时间受到土体的物理性质、水分含量、压实方法和压实能量以及环境条件等因素的影响。
工程中需要根据这些因素来选择合适的土体和控制土的固结时间,以确保工程的质量和稳定性。
土的固结实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对土壤的固结性能进行测试,了解土壤在受力作用下的变形规律,为土木工程和地基处理提供科学依据。
二、实验原理。
土的固结是指土体在受力作用下发生变形的过程,其主要原理包括固结应力、固结应变和固结模量。
固结应力是指土体在受力作用下产生的应力,固结应变是指土体在受力作用下产生的变形,固结模量是指土体在受力作用下的变形模量。
三、实验材料和设备。
1. 实验材料,选取了粘性土和砂土作为实验材料。
2. 实验设备,实验室常规土工试验设备,包括固结仪、应变计、应力计等。
四、实验步骤。
1. 准备土样,按照一定比例混合粘性土和砂土,制备成土样。
2. 装置实验设备,将土样放入固结仪中,安装应变计和应力计。
3. 施加载荷,逐渐施加固结应力,记录土样的固结应变和固结模量。
4. 数据处理,根据实验数据,绘制土样的固结曲线图,并进行分析和总结。
五、实验结果和分析。
通过实验,我们得到了土样在不同固结应力下的固结应变和固结模量数据,并绘制成固结曲线图。
通过分析实验数据,我们发现随着固结应力的增加,土样的固结应变逐渐增大,固结模量逐渐减小。
这表明土样在受力作用下会产生较大的变形,同时土样的刚度也会逐渐降低。
六、实验结论。
1. 土的固结性能与固结应力呈正相关关系,固结应变与固结模量呈负相关关系。
2. 土的固结性能对土木工程和地基处理具有重要意义,需要根据实际情况进行合理的设计和施工。
七、实验总结。
通过本次实验,我们对土的固结性能有了更深入的了解,同时也掌握了一定的实验操作技能。
在今后的工程实践中,我们将更加注重土的固结性能的研究,为工程建设提供更加可靠的技术支持。
八、参考文献。
1. 《土力学实验指导》,XXX,XXX出版社,200X年。
2. 《岩土力学与基础工程》,XXX,XXX出版社,200X年。
以上就是本次土的固结实验的报告内容,希望对大家有所帮助。
关于土方回填与固结的影响与处理方法探讨土方回填与固结是土木工程中常用的处理方法之一,它对工程的影响和处理方法具有重要的意义。
本文将从土方回填与固结的基本原理、影响因素以及处理方法三个方面展开探讨。
首先,我们来了解一下土方回填与固结的基本原理。
土方回填是指在基础施工过程中使用回填土来填充开挖的土坑或坑洞,以提高地基的稳定性和承载能力。
而固结是指在土方回填后,通过一系列处理措施使填充土在一定时间内达到更好的稳定性和强度。
通过回填土体的自重、机械压实和固结处理,能够有效地改善土基的物理特性,提高地基的稳定性和承载能力。
然而,在进行土方回填与固结的过程中,存在一些影响因素。
首先是土方的类型和性质。
不同类型和性质的土方在回填和固结过程中表现出不同的特性和行为。
其次是土方回填的水分含量和密实度。
充分调节土方的水分含量和密实度能够影响土方的压实效果和固结程度。
此外,回填土方中可能存在的有机物、废弃物和其他杂质也会对固结效果产生一定的影响。
最后,还有工程施工的条件和环境因素,例如施工设备、施工工艺和气候条件等,都会对土方回填与固结产生影响。
针对以上影响因素,我们可以采用一些处理方法来改善土方回填与固结的效果。
首先是在回填土方之前进行科学的土壤改良。
通过添加适量的水泥、灰渣、石灰等掺合料,能够有效地提高土方的固结效果。
其次是合理控制土方的水分含量和密实度。
通过测定土方的含水率和密度,可以调整水分含量和施工压实力度,以达到最佳的固结效果。
还可以对土方进行预固结处理,采取预制界面、灌浆等方法提前固结土方,以减小土方回填后的沉降和变形。
此外,还可以采取排水措施,通过设计排水系统将土方中的水分排除,以提高土方的固结效果。
在实际工程中,土方回填与固结的处理方法应根据具体情况进行选择和优化。
要充分考虑土方的类型和性质,进行合理的预估和设计。
在进行土方回填之前,需要进行充分的现场勘察和试验,以了解土方的特性和行为。
同时,要严格按照土方回填和固结的规范与要求进行施工,确保各项参数和操作符合规定。
固结实验报告[仅限参考]实验目的:研究固结的基本原理,掌握固结过程中各参数的测量方法以及固结过程的影响因素和规律。
实验仪器和材料:固结仪、实验土样。
实验原理:固结是由于地下水的排泄或在高液限土中由于干燥作用或缺乏水分,土颗粒之间的互相拓展儿导致土体体积的压缩而形成的现象。
固结可以划分为3个阶段:1. 压缩阶段:初始应力状态下,土体中的孔隙水被固有压缩应力代替,此阶段中孔隙水的流动速度很快,小于流体速度,土体的压缩变形很小。
2. 固结阶段:此阶段中,孔隙水压缩并迅速排出,流速很大,土体依据流体速度的变化产生较大的变形。
对于短时间内的固结过程,该阶段通常是最重要的。
3. 合并阶段:一旦孔隙迅速流失,水压会与周围土体发生规律的相互作用,并使土体更紧密地堆积在一起,导致较小的变形。
该阶段基本稳定,在此后一个较长的时间内持续稳定。
实验步骤:1. 取适量土样,将土样的尺寸调整至适合固结仪的容器大小。
2. 在固结仪内装准确重量的土样,并轻轻压实土样。
3. 应用水弹(或轻击)的首颈压块以降低土壤之间的摩擦力和允识土体变形。
4. 在始末固应力之间施加适量的固应力,使管路内没有气泡。
5. 启动固结仪。
通过测定变形,采用不同的固定时间和固定载荷,测定实验土样在规定固定荷载下的不同固结度数。
实验结果:在实验过程中,采用了不同的固定时间和固定载荷,测定了实验土样在规定固定荷载下的不同固结度数。
根据实验结果,得出了不同固结度数与固定时间和固定载荷的关系图。
由图可发现,固结度随固定时间和固定载荷的增加而增加,存在着一定的正相关关系。
实验结论:通过本次固结实验,我掌握了固结的基本原理,了解了固结过程中各参数的测量方法以及固结过程的影响因素和规律。
在实验结果中,发现不同固结度数与固定时间和固定载荷存在一定的正相关关系,这对进一步研究土壤的固结变形特性具有一定的参考价值。
土的固结实试验影响因素的研究
摘要:固结系数是岩土工程中较常采用的计算参数之一,大量的实际工程计算与监测结果表明,试验得到的固结系数偏小.为了探讨固结试验过程的内在特征,将常规固结试验仪器进行了改进,使其能够进行土样底部的孔压测定。
关键词:土固结实;试验;影响;因素
1 引言
在岩土工程土工试验中,包含着样品(土体)的物理性质试验和力学性质试验。
在许多工程中,通过土工试验的物理性质试验,除了对土进行定名、判定其状态外,还必须对其进行力学性质的试验,以便为工程提供必要的设计参数。
本文所涉及的固结试验,就是力学性质试验当中的一种,这里所谓的固结,一般来说是指垂直方向上的固结,也就是单向固结。
我们在了解了单向固结及其力学机理后,进行固结试验在严格遵守试验规程的同时,还要特别重视影响试验的种种因素并采取有效措施进行控制,为土工试验成果提供保证[1]。
2 土体的单向固结及力学机理
土的固结是指土体在某一压力作用下,与时间有关的压缩过程。
对于饱和的土体来说,是由于土中孔隙水的逐渐向外排出而引起的。
如果土中孔隙水只朝着一个方向向外排出,土体的压缩也只是在一个方向上发生(一般指垂直方向),那么我们就把这种压缩过程称为单向固结;土体单向固结的快慢取决于它的渗透速度。
在压力作用下,土体中的孔隙水不断地向外排出,它的体积在逐渐地减小,这只是我们观察到的一种表面现象,而它的本质却与土体固结内部所受到的压力有着直接关系,也就是土体固结的力学机理。
在某一垂直压力作用下,饱和土的固结过程也就是土体中各点的超静孔隙水应力不断消散,附加有效应力相应的增加的过程,或者说是超静孔隙水应力逐渐转换为附加有效应力的过程,而在这个转化过程中,任一时刻、任一深度上的应力始终遵循着有效应力基本原理:所施加的垂直压力等于附加有效应力与超静孔隙水应力之和。
这就是土体单向固结的力学机理[2]。
根据饱和土体的力学机理,我们可以解决在附加应力的作用下,地基内的孔隙水应力问题。
关于土体的单向固结,我们对土有以下假设:土是均质、各向同性和饱和的;土的压缩完全是由于孔隙体积的减小,土粒和孔隙水是不可压缩的;土的压缩和
排水仅在竖直方向上发生;孔隙水的向外排出符合达赛定律,因此土的固结快慢决定于它的渗透速度,所以常称这种固结为单向渗透固结;土的渗透系数和压缩系数在整个固结过程中均为常量;地面上作用着连续均匀分布荷载并且是一次施加的。
通过考察得出粘土层在固结过程中,土层内部的竖直附加应力与水平地面施加连续均布荷载的关系[3]。
假设一均质各向同性的饱和粘土层,位于不透水的岩石上,粘土层有一定的厚度,在自重应力作用下已经固结稳定,仅考虑外加载荷引起的固结,若在水平地面上施加连续均布荷载,则在土层内部引起的竖直附加应力(固结应力)沿高度的分布将是均匀的且等于外加均布载荷。
3 影响固结试验的因素
土的固结试验是了解试样在压力作用下产生变形的过程。
其目的是测定试样在有侧向与径向排水及受稳定荷重作用下变形和压力或孔隙比和压力以及变形和时间的关系。
通过固结试验,可以计算土的单位沉降量、压缩系数、压缩指数、回弹指数、压缩模量、固结系数等等。
所求得的各项固结试验的指标用来分析、判断土的固结特性和天然土层的固结状态,计算建筑物及地基的沉降,估算区域性的地面沉降等。
目前,国内的土体固结试验是以单向固结理论为基础,实验方法一般采用标准固结和快速固结两种,对于饱和土体而言,根据工程要求,如果需要测定固结系数,则采用标准固结的实验方法,如果工程没有特殊要求,只是提供一般的压缩性指标,那么无论是饱和土还是非饱和土都采用快速固结的方法,这样可以加速工程的进度。
进行固结试验时,目前国内所采用的固结仪加压设备有气压、液压、磅秤式、杠杆式,固结容器包括环刀、护环、透水板、水槽、加压盖板,无论采用上述哪种加压设备进行试验,对固结试验成果都有着一定的影响,其影响因素主要从以下几个方面考虑:(1)试验前先检查百分表是否灵敏,环刀、容器、透水石的完好度,加压设备采用气压或液压的要观察压力是否充足,另外要定期对压力泵进行排水。
(2)试样要按实验操作规程取样,装入容器盒的试样上下均用事先剪好的薄型滤纸与透水石隔开,这样能保证透水石良好的透水性,使试样中的孔隙水能够及时排出。
试样装好后,要检查容器摆放是否平稳,然后再施以零点压力进行初始荷重的加荷。
(3)加压荷重的确定和加荷比率对固结试验成果有着直接影响,一般是根据工程要求确定,特殊情况下,可根据土层含水量大小和土层深度确定,对于含水量较大的试样,初始荷重应选择小些,加荷比率也不宜过大,否则试样就容易从容器盒中挤出来,从而影响试验结果。
(4)试样在加荷后,应根据其天然含水量来决定向容器盒中的加水量,当含水量大于液限时,向盒中注水使试样处于饱和状态,当含水量小于液限时,透水石需要浸湿,用湿棉纱围住加压盖板周围,并保持棉纱的湿度直至试验结束。
对于硬塑状态的高塑性粘土,工程没有特殊要求时,一般不能注水,因为试样在吸水后会发生膨胀,因此,这类试样初始荷重可以稍大些,使试样不膨胀即可。
(5)在试验进行当中,观察每级荷重下的数据是否正常,发现异常及时查找原因,采取有效措施,以免造成不必
要的损失。
(6)试验完毕,及时清洗容器盒和透水石,使透水石常保持良好的透水性,透水石的规格应符合试样要求,发现不合格的及时更换。
(7)定期对仪器、仪表、传感器等进行校正,以确保其性能完好,量值准确;并做到每个月对仪器、百分表等进行一次全面保养和维护[4]。
因此,充分了解和掌握影响固结试验的各种因素,并加以有效控制是十分重要的。
参考文献:
[1] 姚仰平,牛雷,杨一帆,崔文杰,胡贺祥.考虑温度影响的非饱和土本构模型
[A]. 第十二届全国岩石动力学学术会议暨国际岩石动力学专题研讨会资料之二
[C]. 2011
[2] 顾行文,徐光明,蔡正银,米占宽,刘滨,刘京生.人工岛软基处理离心模型试验研究[J]. 水利与建筑工程学报. 2010(04)
[3] Yoichi Watabe,Serge Leroueil.Simplified Modelling of Isotache Concept for Consolidation[A]. Springer Series in Geomechanics & Geoengineering Constitutive Modeling of Geomaterials Advances and New Applications[C]. 2012
[4] Ze-Xiang Wu,Yin-Fu Jin,Zhen-Yu Yin.Nonlinear Creep Behavior of Normally Consolidated Soft Clay[A]. Springer Series in Geomechanics & Geoengineering Constitutive Modeling of Geomaterials Advances and New Applications[C]. 2012。