粘性土的两种压缩试验方法

ASTM D 2850-03a粘性土不固结不排水三轴压缩试验标准试验方法1.Scope1．范围1.1 This test method covers determination of the strength and stress-strain relationships of a cylindrical specimen of either undisturbed or remolded cohesive soil. Specimens are subjected to a confining fluid pressure in a triaxial chamber. No drainage of the specimen is permitted during the test. The specimen is sheared in compression without drainage at a constant rate of axial deformation (strain controlled).1.1 这个试验方法适用于确定圆柱形试样的强度与应力－应变关系，该样品可以是原状的或者是扰动的粘性土样。

试样受到来自于压力室的一个限制变化压力的影响。

在试验期间不允许试样排水。

这个试样在不排水压缩的情况下被剪切的，轴向压力应控制在一个恒定速率下进行。

1.2 This test method provides data for determining undrained strength properties and stress-strain relations for soils. This test method provides for the measurement of the total stresses applied to the specimen, that is, the stresses are not corrected for pore-water pressure.1.2 这个试验方法为确定土在不排水强度条件下与应力－应变的关系提供数据。

《土力学》土的固结压缩试验一、试验目的测定试样在侧限与轴向排水条件下的压缩变形△h和荷载P的关系，以便计算土的单位沉降量S1、压缩系数a v和压缩模量E s等。

二、试验原理土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的。

在饱和土中，水具有流动性，在外力作用下沿着土中孔隙排出，从而引起土体积减少而发生压缩，试验时由于金属环刀及刚性护环所限，土样在压力作用下只能在竖向产生压缩，而不可能产生侧向变形，故称为侧限压缩。

固结试验通常只用于粘性土，由于砂土的固结性较小，且压缩过程需时也很短，故一般不在实验室里进行砂土的固结试验。

固结试验可根据工程要求用原状土或制备成所需要状态的扰动土。

可采用常速法或快速法。

本实验主要采用非饱和的扰动土样，并按常速法步骤进行，但为了能在实验课的规定时间内完成实验，所以要缩短加荷间隔时间（具体时间间隔由实验室决定）。

三、仪器设备1．固结仪：如图4所示。

2．量表：量程10mm，最小分度0.01mm。

3．其它：刮土刀、电子天平、秒表、称量盒等。

四、操作步骤1. 根据工程需要，切取原状土样或由实验室提供制备好的扰动土样一块。

2. 用固结环刀（内径61.8或79.8毫米，高20毫米）按密度试验方法切取试样，并取土留作测含水率。

如系原状土样，切土的方向与自然地层中的上下方向一致。

然后称环刀和试样总质量，扣除环刀质量后即得湿试样质量，计算出土的密度（ρ）。

3. 用切取试样时修下的土测定含水率（ω），平行测定，取算术平均值。

4. 在固结仪容器底座内，顺次放上一块较大的洁净而湿润的透水石和滤纸各一，将切取的试样连同环刀一起（环刀刀口向下）放在透水石和滤纸上，再在试样上按图依次放上护环以及试样面积相同的洁净而湿润的滤纸和透水石各一，加上传压板和钢珠。

安装好后待用。

5.检查加压设备是否灵敏，将手轮顺时针方向旋转，使升降杆上升至顶点，再逆时针方向旋转3～5转。

转动杠杆上的平衡锤使杠杆上的水准器对中（即杠杆取于水平）。

土的压缩性土的压缩性是指土在一定压力下，保持其体积不变，当达到一定压力时，它的体积增大了多少倍。

土的这种特性称为压缩性。

一、压缩性1．前提条件对同一类土壤，当达到相同的地基最终沉降量时，土壤孔隙中所含水分重量占干土重量的百分数愈小，土的压缩性就愈大。

2．压缩性的大小决定于土粒间的密实度，即颗粒间接触面积的大小。

土的压缩性取决于颗粒直径的大小，所谓“粒越细，则越具有压缩性”就是这个道理。

对于砂土和粉土，其颗粒直径都比较小，土的压缩性较小；而粘土和淤泥，因颗粒直径大，所以土的压缩性也较大。

二、压缩系数土的压缩系数是土压缩性的量度。

它表示土体压缩过程中颗粒间相互挤压紧密程度的参数，即以1m直径的土柱在单位压力作用下的长度与其初始长度之比来表示。

（ 1）静止土样的体积是可以确定的，故可由其原始体积算出土的压缩系数。

（ 2）土压缩过程中，要受到两种外力的作用，使得土体发生体积变化，而这两种外力并非始终作用，只有当两者的作用时间相等时，土的压缩过程才会停止，此时土柱的长度称为极限长度。

在极限长度时，土体内仍存在着三向应力，因此，根据极限平衡条件，必须在自重作用下土的压缩才会停止。

（ 2）流动状态时的体积变化：在高度一定的条件下，当土粒从临界饱和状态压缩到破裂状态时，由于颗粒之间的挤压紧密程度急剧增加，使得单位体积内粒间距离显著减少，因而引起土的压缩变形，使得土粒更加密实，呈现流动状态。

这个状态称为临界饱和流动状态。

所以，对于饱和的粘性土，当水从细土粒表面上蒸发时，可以把土体内的自由水排走，使土粒失去浮力而贴附在一起，使土体达到流动状态。

此时，土体的单位体积的质量为：。

如果再进行排水，则体积逐渐减小，且到达某一值后趋于稳定。

土的临界饱和流动状态的水力特征可用下列方程式表示：。

（ 3）膨胀土的体积是随深度而增大的，其特征是：。

当土处于饱和状态时，随着深度的增加，土的密实度逐渐增大，水的含量也随之增加，当超过某一深度后，土粒逐渐膨胀，导致土体积迅速增大，在这一深度范围内，土的密实度已经很大，以至于土体可以无限制地膨胀。

Designation: D 2166-00Standard Test Method forUnconfined Compressive Strength of Cohesive Soil粘性土的无侧限抗压强度标准试验方法1.范围1.1 该试验方法适用于确定原状、重塑、或击实的粘性土的无侧限抗压强度，使用在轴向加载的控制应变法。

1.2 根据总应力，该试验方法提供粘性土强度的大约值。

1.3 该试验方法仅适用于粘性材料，其在加载试验期间不排出或放出水（由于变形或压缩，水从土中排出），并将在卸掉限制压力后保持固有强度，像粘土或是胶结土。

干和易脆的土，裂隙的或冲积的材料，粉土，泥炭土，和砂不能用该试验方法测试有效的无侧限抗压强度值。

1.4 该试验方法不是测试方法D 2850的替代测试方法。

1.5 所有观察和测试值应满足在操作规程D 6026中确定的有效数字和取整的指导纲领。

1.5.1 在该试验方法中用于说明怎样收集/记录数据和计算的程序被认为是行业标准。

此外，代表性有效数字应保留。

该程序没有考虑材料变化、获取数据的目的、特殊研究目的、或是任何使用则的客观考虑；增加或是减少报告的有效数位以与这些考虑相当是很平常的。

在分析方法里考虑用于工程的有效数位超出了本试验方法范围。

1.6 数值单位以SI单位制被认为是标准的。

数值单位为英寸-英镑的是近似值。

1.7该标准试验方法没有包含所有的安全问题，即便要，也应联系实际需要。

在试验前确定合适的安全、健康守则和决定其规章制度适用的局限性是试验者的责任。

2. 参考文件3. 术语3.1 定义：标准术语参见术语D 653。

3.2 该标准中特定的定义：3.2.1 无侧限抗压强度（u q ）-在简单的压缩试验里作用在无侧限圆柱形土试样上的应力变弱。

在该试验方法里，无侧限抗压强度取单位面积上的最大荷载或者轴向应变为15%时的单位面积上的荷载，在进行试验期间，以最先取得的值为无侧限抗压强度。

直剪试验和三轴压缩试验的原理和适用范围1. 直剪试验的原理和适用范围直剪试验是一种用于测定土体抗剪强度的常用试验方法。

其原理是通过在土样上施加垂直荷载和水平荷载，来模拟土体受到的剪切应力，从而确定土体的抗剪强度和内部摩擦角。

此试验适用于各种类型的土壤和岩石，包括粘性土、砂土和软岩等。

通过直剪试验，可以得到土壤和岩石在自然状态下的抗剪强度参数，为工程设计和地质勘察提供重要参考。

2. 三轴压缩试验的原理和适用范围三轴压缩试验是一种用于研究土体和岩石在三轴应力状态下的力学性质的试验方法。

其原理是通过在土样上施加径向应力和轴向应力，来模拟土体受到的复杂力学状态，从而确定土体的应力-应变关系和变形特性。

此试验适用于各种类型的土壤和岩石，特别适用于研究岩石的变形和破坏特性。

通过三轴压缩试验，可以得到土壤和岩石在不同应力状态下的力学参数，为地下工程和岩土工程提供重要依据。

3. 文章内容梳理在本文中，我们将从浅入深地探讨直剪试验和三轴压缩试验的原理和适用范围。

我们将从试验背景和基本原理入手，介绍这两种试验的主要目的和实施过程。

我们将详细讨论直剪试验和三轴压缩试验的适用范围及其在地质和工程实践中的重要性。

我们将结合个人观点和理解，总结这两种试验对于土体和岩石力学性质研究的意义和前景。

4. 个人观点和理解作为文章写手，我个人认为直剪试验和三轴压缩试验作为土体力学性质研究的重要手段，具有不可替代的价值。

通过这两种试验，我们可以深入了解土壤和岩石的力学特性，为地下工程和岩土工程的设计和施工提供科学依据。

我对这两种试验的原理和适用范围非常重视，相信它们在未来的地质和工程领域将发挥更加重要的作用。

总结回顾：在本文中，我们深入探讨了直剪试验和三轴压缩试验的原理和适用范围。

我们从试验背景和基本原理出发，分析了这两种试验在地质和工程领域的重要性。

结合个人观点和理解，我们对这两种试验的价值和前景进行了总结和展望。

通过本文的阐述，相信读者能够对直剪试验和三轴压缩试验有一个全面、深刻和灵活的理解。

土体承载力检测方法土体承载力是评价土壤质量的重要指标之一，对于工程的安全性和稳定性具有至关重要的作用。

本文将介绍十种常用的土体承载力检测方法，包括平板载荷试验、圆锥动力触探、标准贯入试验、静力侧限压缩试验、三轴压缩试验、固结试验、渗透试验、电阻试验、声波试验和X射线或雷达扫描。

1.平板载荷试验平板载荷试验是一种通过施加垂直载荷来测定土壤承载力的方法。

试验时，将一块平板埋入土壤中，并在平板上施加不断增加的载荷，直到土壤变形或破坏，从而确定土壤的承载力。

该方法可以反映土壤在承受载荷时的力学性能，为工程设计提供依据。

2.圆锥动力触探圆锥动力触探是一种利用锥形探头对土壤进行触探的方法。

在试验过程中，将锥形探头插入土壤，并通过记录锥形探头贯入土壤的深度和所需的压力，来评价土壤的承载力和变形性质。

该方法可以了解土壤的物理性质和力学性能，为工程设计提供参考。

3.标准贯入试验标准贯入试验是一种利用标准贯入器测定土壤承载力的方法。

在试验过程中，将标准贯入器插入到土壤中，并记录贯入器的贯入深度和所需的压力，通过计算贯入深度与压力的比值来确定土壤的承载力。

该方法适用于砂土和粘性土等不同类型土壤的承载力检测。

4.静力侧限压缩试验静力侧限压缩试验是一种通过静力压缩方法测定土壤的压缩性质和承载力的试验。

在试验中，将样品置于静力侧限压缩仪中，在恒定压力作用下对样品进行压缩，并记录样品的变形量和压力变化，从而确定土壤的压缩性质和承载力。

该方法可以为工程设计提供有关土壤压缩性和稳定性的重要信息。

5.三轴压缩试验三轴压缩试验是一种通过三轴压力试验机测定土壤承载力的方法。

在试验中，将样品置于三轴压力试验机中，通过施加轴向和侧向压力，使样品发生压缩变形，并记录样品的压力和变形量，从而确定土壤的承载力和变形性质。

该方法可以更全面地了解土壤在复杂应力条件下的力学性能，为工程设计提供更为精确的依据。

6.固结试验固结试验是一种通过静力压缩方法测定土壤固结特性的试验。

饱和软粘土一维次压缩系数C a 值的试验研究The investigation of the coefficient of secondary compression C a in odometer tests高彦斌,朱合华,叶观宝,徐　超(同济大学地下建筑与工程系,上海　200092)摘　要:采用上海饱和软粘土的重塑土样进行室内长期一维压缩试验,研究了应力历史、加载比以及加载时间对次压缩系数C a 值的影响,得到了上海软粘土C c 与C a 值间的关系,并采用e 0与e p 的关系来解释C a 值在某些情况下发生变化的现象。

关键词:次压缩;主固结;流变中图分类号:TU 433 文献标识码:A 文章编号:1000-4548(2004)04-0459-05作者简介:高彦斌(1973-),男,现在同济大学地下建筑与工程系,从事土动力学及软土工程研究工作。

GAO Yan -bin ,ZHU He -hua ,YE Guan -bao ,XU Chao(Department of Geotechnical Engi neering ,Tongji U niversity ,Shanghai 200092,Chi na )Abstract :The coefficient of secondary compression C a is investigated in the long -term odo meter tests .All the samples are made from the reconsti -tuted Shanghai soft soils .The test condition includes different stress history ,different loading duration and different stress ratio .T he ratio of C c C a for Shang hai soft soil is got throug h the test .T he reason w hy the C a chang es in some co nditions is also explained in this paper by i nducing the e 0and e p concept .Key words :creep ;secondary co mpression ;consolidation0　前 言饱和软粘土的一维压缩主要由两部分组成:一部分是由于在总应力不变的情况下,随着孔隙水的排出,有效应力逐渐增大,从而导致土体骨架的压缩,这一部分被称为主固结;另一部分则由于土颗粒的塑性调整而导致的土骨架流变特性而引起,由于具有流变特性,土骨架在有效应力不变的情况下也会产生压缩,这种压缩被称为次压缩(或次固结)。

土的物理力学实验指导书目录实验总则一、土的密度及含水率实验二、界限含水率实验三、固结实验实验总则一、土工试验成绩单独评定,占理论课比重大概在20%左右。

二、实验注意事项：1、实验前学生必须预习实验原理实验指导书及实验报告的具体内容,准备思考题,编写实验提纲,不预习者,不准进行实验。

不计实验成绩。

2、实验过程中学员应独立操作,认真思考,培养严格的科学作风。

3、实验过程中应注意技术安全,不得任意使用与本次实验无关的仪器设备,或任意搬动电门开关,以免造成事故。

4、爱护仪器,节约用水用电,注意实验室整洁。

实验完毕应清理仪器设备,打扫卫生。

5、原始记录不要随便涂改，试验报告要文字工整,计算正确,图表清晰,按要求写出分析说明,按时上交。

1、《土工试验规程》（SD128-88）2、《土工实验方法标准》（GB/T50123-1999）一、土的密度实验及含水率实验1.1 土的密度实验（一）实验目的测定土的密度，以了解土的疏密和干湿状态，供换算土的其他物理性质指标和工程设计以及控制施工质量之用。

（二）实验方法常用的测试方法有环刀法、蜡封法、灌砂法等。

环刀法操作简便而准确，在室内和野外普遍应用。

对易碎裂或含有粗颗粒、难以切削的土样可用蜡封法——取一块试样称其质量后浸入融化的石蜡中，使试样表面包上一层蜡膜，分别称蜡加土在空气中及水中的质量，已知蜡的比重，通过计算便可求得土的密度。

对难取原状试样的砂土、砂砾土和砾质土在现场可用灌砂法或灌水法求土的密度。

（三）仪器及工具1.环刀：内径6.18厘米，高2厘米，体积为60立方厘米。

2.天平：感量0.1克。

3.其它工具：钢丝锯、刮土刀、玻璃片、凡士林油等。

（四）实验步骤（环刀法）1.将环刀内壁涂一薄层凡士林油，并将其刃口向下放在土样上；2.切土时用钢丝锯（硬土用刮土刀），沿环刀外壁将土样削成略大于环刀外径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，直至试样凸出环刀为止；3.用钢丝锯将环刀两端余土削去，再用刮土刀刮平两端，将试样两端余土留作含水率实验用；4.擦净环刀外壁，称环刀和试样合质量，准确至0.1克；5.按下式计算土的湿度和干密度：ρ=V m d ρ=ωρ01.01+ 计算至0.013/g cm 。

土的压缩模量、变形模量和弹性模量压缩模量、变形模量和弹性模量都是对土的变形能力的不同表达，各自适用于不同情况。

压缩模量Es也叫侧限压缩模量，是土在完全侧限条件（无侧向变形）下，竖向附加应力与相应竖向应变的比值。

其大小反映了土体在单向压缩条件下对压缩变形的抵抗能力。

变形模量Eo是在现场原位测得的，是无侧限条件下应力与应变的比值，相当于理想弹性体的弹性模量，但是由于土体不是理想弹性体，故称为变形模量。

可以比较准确地反映土在天然状态下的压缩性。

压缩模量和变形模量之间可以互相换算，两者间是倍数的关系，土越坚硬倍数越大，软土则两者比较接近。

弹性模量是正应力与弹性（即可恢复）正应变的比值。

在计算饱和粘性土地基上瞬时加荷所产生的瞬时沉降时，就要采用弹性模量。

弹性模量＝应力/弹性应变，它主要用于计算瞬时沉降；压缩模量和变形模量均＝应力/总应变，压缩模量是通过现场取原状土进行实验室有侧限压缩实验得出的，而变形模量则是通过现场的原位载荷试验得出的，它是无侧限的。

弹性模量要远大于压缩模量和变形模量，而压缩模量又大于变形模量。

地堪报告中，一般给出的是土的压缩模量Es与变形模量Eo，而一般不会给出弹性模量E。

按规范的规定，在地基变形验算中要用的是压缩模量Es，但因Es是通过现场取原状土进行试验的，这对于粘性土来说很容易做到，但对于一些砂土和砾石土等粘聚力较小的土来说，取原状土是很困难的，很容易散掉，因此对砂土的砾石土通常都是通过现场载荷试验得到Eo，所以在地堪报告上，对于砂土的砾石土一般都仅给出Eo，即使给出Es，也是根据Eo 换算来的，而不是试验直接得出的。

理论上Es和Eo有一定的关系，但根据该关系换算误差较大，所以二者关系一般都根据地区经验进行换算。

******************************************************************************* 土的变形模量：土的变形模量是通过现场载荷试验求得的压缩性指标，即在部分侧限条件下，其应力增量与相应的应变增量的比值。

直剪试验和三轴压缩试验的原理和适用范围直剪试验和三轴压缩试验是土力学中常用的试验方法，用于研究土壤的力学性质和变形特性。

下面将对其原理和适用范围进行详细介绍。

1.直剪试验原理：直剪试验是一种应变控制试验，通过施加一个固定的切向位移或者应变，来测量土样在剪切面上的剪切应力和剪切应变，从而研究土壤的强度特性。

直剪试验通常包括以下步骤：-制备土样：将土样切割成等尺寸的方块，确保剪切面的平整度。

-装置试验仪器：将土样固定在试验仪器上，形成一个剪切面。

常用的试验仪器有剪切强度计和扭转强度计。

-施加正常应力：通过施加垂直于剪切面的力，产生正常应力。

-施加剪切力：在固定的正常应力下，施加剪切力，测量土样上的剪切应力和应变。

-测量结果：通过测量土样上下表面的位移或者通过剪力计测量土样上的剪切力，计算得出土样的剪切强度和剪切模量。

直剪试验适用于粘性土、非饱和土和饱和土的强度特性研究。

由于土样在直剪试验中仅在一个平面内发生剪切，能够较好地模拟实际工程中的剪切破坏，因此直剪试验结果对于土体的抗剪强度计算具有较高的准确性。

直剪试验也广泛应用于土体的稳定性分析、地基基础设计和土体力学参数的确定。

2.三轴压缩试验原理：三轴压缩试验是一种应力控制试验，通过施加垂直于剪切面的等级应力，来测量土样在应力状态下的变形特性，从而研究土壤的压缩性和强度特性。

三轴压缩试验通常包括以下步骤：-制备土样：将土样制备成圆柱形的样品，确保样品的密实度和尺寸要求。

-装置试验仪器：将土样固定在试验仪器的压力室内，形成三轴约束。

试验仪器包括压力室、配重器、应变测量仪器等。

-施加轴向正应力：通过油动机或液压系统施加垂直于土样的轴向正应力。

-施加剪切应力：在固定的轴向正应力下，通过施加剪切力，测量土样的剪切应力和应变。

-测量结果：通过测量土样的径向和轴向变形以及剪切应力，计算得到土样的压缩指数、剪切强度和固结特性等。

三轴压缩试验适用于饱和土、非饱和土和粘性土的研究。

粘土的压缩模量一、粉质黏土的压缩模量概述粉质黏土是一种常见的土壤类型，具有较高的含水量和粘性，其压缩模量是衡量土壤变形和承载力的重要参数之一。

压缩模量是指土壤在压缩力作用下的相应变形量与压缩力之比，通常由单位体积土壤所承受的应力与相应变形量之比来表示，单位为MPa。

粉质黏土的压缩模量随着土壤含水量、密度、压实度和孔隙度等因素的改变而变化。

二、粉质黏土的压缩模量计算方法粉质黏土的压缩模量可通过实验测试或理论计算获得。

实验测试常用的方法包括一维压缩试验、三维压缩试验、无侧限压缩试验等。

其中，一维压缩试验是最常用的实验方法。

该方法将土样置于圆筒形压缩盒中，在一定应力作用下进行压缩试验，通过记录应力、应变关系曲线，采用弹性理论或极限平衡法计算压缩模量。

理论计算包括固结理论、细观结构理论、微观力学理论等方法。

三、影响粉质黏土压缩模量的因素粉质黏土的压缩模量受到许多因素的影响，其中最主要的因素包括土壤含水量、密度、压实度和孔隙度等。

1. 含水量：土壤含水量的增加会导致土壤内部饱和度的增加，导致土壤的压缩模量降低。

2. 密度：土壤密度的增加可以有效地提高土壤的稳定性，从而提高土壤的压缩模量。

3. 压实度：土壤的压实度会直接影响土壤的压缩模量。

当土壤压实度增加时，土壤颗粒之间的接触面积增加，土壤的压缩模量也会增加。

4. 孔隙度：土壤的孔隙度越大，其压缩模量就越小。

四、常用的压缩模量试验方法1. 一维压缩试验：被试土样在一定条件下只能沿一定方向发生压缩变形，常用于土的固结、沉降性能以及压缩模量的测定。

2. 三维压缩试验：被试土样可以在任意方向上发生变形，主要用于土的应力-应变关系、模量及泊松比的测定。

3. 无侧限压缩试验：被试土样在试验中不存在侧限，常用于研究原位地基承载力和土-结构相互作用。

五、粘性土的淤积特性粉质黏土作为一种典型的粘性土，在海岸、滩涂、沼泽、河道、湖泊等水体附近易受到流水的淤积作用。

因此，淤积特性是粘性土研究的一个重要方面。