超固结土的一维固结计算参数及其测定

土体固结试验方法及部分技术要点分析摘要：土体固结试验是一种用来测定一维条件下土体变形特性的试验方法，主要采用常规固结、快速法固结和连续加荷固结三种试验方法进行测试。

土体固结试验是室内土工试验的重要组成部分，其操作注意事项较多，一旦疏忽将会导致试验结果出现各类误差。

现浅析土体固结试验方法及部分技术要点，可供同行探讨和参考。

关键词：固结试验；试样制备；误差分析土体的固结是指土体在一定数值的压力作用下发生的与时间有关的压缩过程。

通过试验不仅可以测得轴向压力作用下土体的压缩特性，还可以通过计算得出土样的压缩系数、固结系数和压缩模量等指标参数，以便判断土体的压缩特性，为工程设计和施工提供参数依据，同时部分参数也可以用来计算已建土工建筑物的地基不均匀沉降，沉降量的变化直接影响到建筑物的安全性和正常使用功能。

1. 土体固结试验方法1.1 常规固结试验常规固结试验是基于太沙基一维固结理论设计的，该试验方法规定采用的固结仪主要由环刀、透水板、护环和加压上盖等组成。

仪器操作十分简单方便，试验过程中加载方式采用分级加荷法，一级荷载作用下土体固结稳定后，方可施加下一级荷载，且下一级施加的荷载为前一级的一倍。

常规固结试验因其采用的理论简明、设备简单和可操作性强，是土工试验中比较常用的一种试验方法。

常规固结试验不仅可以用来评价土体的压缩性和膨胀性，还可以用来评价土体的固结特性，是实际工程中应用较为广泛的一种。

但是，此方法所需的试验时间较长，且试验荷载采用成倍加载方式所获取的试验数据较少，得到试验点数据绘制的曲线是间断和不连续的，因此会对土体的前期固结压力和压缩参数指标的计算分析产生影响，进而影响其准确性。

同时，在试验进行过程中，水力梯度变化较大，这会导致土样所受有效应力分布不均匀，从而造成土体的压缩性分布也存在差异性，使得原状土试样的结构易被扰动而遭到破坏。

1.2 快速法固结试验快速法固结试验也被称为一小时快速试验法，此方法相较于常规固结试验方法可有效缩短试验时间，在一定程度上提高了试验效率。

第26卷第2期应用力学学报Vol.26No.2 2009年6月CHINESE JOURNAL OF APPLIED MECHANICS Jun.2009文章编号:100024939(2009)022*******超固结土的一维固结理论及其试验研究*梁仕华1齐添2谢康和3王坤3(广东工业大学510006广州)1(广州穗监工程质量安全检测中心510150广州)2(浙江大学310058杭州)3摘要:基于超固结饱和土固结理论,针对变荷载、自重应力分布等条件下提出了相应的一维超固结土问题的控制方程,总结出六个超固结土的一维线性固结计算参数,并采用半解析法编制了求解该问题的For tr an计算程序。

利用GDS高级固结仪对萧山黏土进行超固结土的一维固结渗透联合试验以及一维固结压缩试验,将测定的一维超固结土计算参数引入理论程序中,分别对比了位移、平均固结度、底部孔压这三者随时间变化的理论和试验曲线。

结果表明:超固结土的一维线性固结理论比正常固结土的一维线性固结理论更接近试验结果,验证了超固结土的固结理论,表明了考虑土体应力历史对固结计算的重要性。

关键词:超固结土;一维固结;GDS高级固结仪;固结计算参数;试验曲线中图分类号:T U411文献标识码:A1引言软粘土地基固结沉降问题作为岩土工程中重要的研究课题,自T erzaghi建立饱和土体一维固结理论以来,取得了很大的发展[1]。

由于在实际问题中,软黏土地基大部分处于超固结状态而非正常固结状态,所以用现有的正常固结土的固结理论计算软土地基的固结沉降问题将与实际情况存在差距。

超固结饱和土是指历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力的饱和土体。

国内外学者对于考虑先期固结压力这一重要影响因素的一维固结理论展开了大量的研究[227]。

通过室内土体压缩和渗透试验测定一维超固结土的计算参数,并结合相关试验曲线来验证超固结土体的固结理论。

然而受限于试验仪器,对超固结土固结性状的试验研究目前还较欠缺。

土的固结实验实验目的：本试验之目的在于测定土的沉降变形，了解土体在侧限条件下的变形与时间～压力的关系，结合其它试验指标配合计算土的压缩系数、压缩模量，确定土压缩性的高低。

基本原理：侧限压缩试验又称固结试验。

土体的固结是指土体在外力作用下，土体中的水和气体被逐渐排走，孔隙体积减小，土颗粒之间重新排列的现象。

土的固结试验是通过测定土样在各级垂直荷载作用下产生的变形，计算各级荷载下相应的孔隙比，用以确定土的压缩系数和压缩模量等。

仪器设备：1.固结容器：由环刀、护环、透水石、水槽、加压上盖组成2.环刀：高20mm，面积30cm2或50cm2;3.加压设备：应能垂直地在瞬间施加各级规定的压力，且没有冲击力，压力准确度应符合现行国家标准《土工仪器的基本参数及通用技术条件》GB／T15406的规定。

4.变形量测设备：量程10mm，最小分度值为0.01mm的百分表或准确度为全量程0.2％的位移传感器。

5.其它：开土刀、过滤纸等。

实验步骤：1、试样制备：按密度试验要求取原状土或制备扰动土土样。

并测定试样的含水率和密度，取切下的余土测定土粒比重。

试样需要饱和时，应按规定进行抽气饱和；2、安装：在压密容器中放置好透水石和滤纸，将带有环刀的试样和环刀一起刃口向下小心放入护环，再在试样上放置滤纸和透水石，最后放上传压活塞，安装加压装置和百分表；3、调零：施加预压力使试样与仪器上下各部件之间接触，将百分表或传感器调整到零位或测读初读数，通常将百分表测距调到大于8mm；4、加载：确定需要施加的各级压力，压力等级宜为12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa。

第一级压力的大小应视土的软硬程度而定，宜用12.5kPa 、25kPa 或50kPa 。

最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。

只需测定压缩系数时，最大压力不小于400kPa ；5、沉降记录（建议，实际操作没有按照这个执行）：施加每级压力后24h 测定试样高度变化作为稳定标准，每间隔1小时变形小于0.01mm 时，作为稳定读数；测定沉降速率时，施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化。

求解软土固结系数的三种方法【摘要】固结系数作为软土地基变形分析和软土地基加固设计的关键参数，它的准确获取具有重要的工程实践意义。

目前对固结系数的求解有多种方法，常用的是室内试验求解，主要使用时间平方根法，时间对数法。

但是这两种方法在图形的读数中存在很大的误差，不同实验者求出不同的结果，而且相对误差较大。

本文中采用了赵春风教授的固结系数的新三点计算法。

可以不使用固结系数求解过程中的变形与时间曲线求得，减少了误差。

【关键词】固结系数；时间对数曲线法；时间平方根法；新三点计算法1.引言固结系数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)的消散速率错误!未找到引用源。

/错误!未找到引用源。

成正比,其大小反映软土固结快慢的程度,即固结系数为反映土层固结特性的参数。

固结系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,特别在软基处理采用排水固结法时,固结系数更是一项必不可少的指标。

固结系数有效、准确的获取对基础沉降的正确预测有着决定性的意义。

因此,有必要对确定固结系数的方法进行系统的研究。

[9]太沙基理论假定土的参数在压缩过程中是均一不变的，其中固结系数C v是一个估计变形速率的重要参数。

C v的表达式为C v= k(1+e0)/wγm v，在固结过程中，渗透系数k和压缩系数m v均呈递减趋势，而计算出来的C v一直被当作常数。

大量的试验结果表明，固结系数C v是随着有效应力水平的变化而变化的，特别在前期固结应力的前后，他们的差别是非常大的。

[10]2.软土固结系数计算方法[9]根据前人的研究结果把确定固结系数的方法分为四大类:第一类是室内固结试验法;第二类是现场试验法;第三类是间接推算法;第四类是反演分析计算法。

室内试验确定固结系数的方法以时间对数法、时间平方根法、Scott法、反弯点法、三点法、Asaoka法、速率法、Rectangular hyperbola法、Parnian法、两点法、标准曲线比拟法、t60法、张仪萍法等为代表。

土的固结实验实验目的：本试验之目的在于测定土的沉降变形，了解土体在侧限条件下的变形与时间～压力的关系，结合其它试验指标配合计算土的压缩系数、压缩模量，确定土压缩性的高低。

基本原理：侧限压缩试验又称固结试验。

土体的固结是指土体在外力作用下，土体中的水和气体被逐渐排走，孔隙体积减小，土颗粒之间重新排列的现象。

土的固结试验是通过测定土样在各级垂直荷载作用下产生的变形，计算各级荷载下相应的孔隙比，用以确定土的压缩系数和压缩模量等。

仪器设备：1.固结容器：由环刀、护环、透水石、水槽、加压上盖组成2.环刀：高20mm，面积30cm2或50cm2;3.加压设备：应能垂直地在瞬间施加各级规定的压力，且没有冲击力，压力准确度应符合现行国家标准《土工仪器的基本参数及通用技术条件》GB／T15406的规定。

4.变形量测设备：量程10mm，最小分度值为0.01mm的百分表或准确度为全量程0.2％的位移传感器。

5.其它：开土刀、过滤纸等。

实验步骤：1、试样制备：按密度试验要求取原状土或制备扰动土土样。

并测定试样的含水率和密度，取切下的余土测定土粒比重。

试样需要饱和时，应按规定进行抽气饱和；2、安装：在压密容器中放置好透水石和滤纸，将带有环刀的试样和环刀一起刃口向下小心放入护环，再在试样上放置滤纸和透水石，最后放上传压活塞，安装加压装置和百分表；3、调零：施加预压力使试样与仪器上下各部件之间接触，将百分表或传感器调整到零位或测读初读数，通常将百分表测距调到大于8mm；4、加载：确定需要施加的各级压力，压力等级宜为12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa。

第一级压力的大小应视土的软硬程度而定，宜用12.5kPa 、25kPa 或50kPa 。

最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。

只需测定压缩系数时，最大压力不小于400kPa ；5、沉降记录（建议，实际操作没有按照这个执行）：施加每级压力后24h 测定试样高度变化作为稳定标准，每间隔1小时变形小于0.01mm 时，作为稳定读数；测定沉降速率时，施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化。

土的快速固结实验计算一、引言土壤的固结是指土壤颗粒之间的接触面积增加，颗粒之间的间隙减少，从而使土体的密实度增加的过程。

土壤的快速固结实验是一种常用的方法，用于研究土壤在不同条件下的固结特性。

本文将介绍土壤快速固结实验的计算方法和相关原理。

二、实验原理土壤的快速固结实验是通过施加一定的荷载或压缩力，使土壤在较短的时间内发生固结，从而得到土壤的固结特性参数。

实验过程中，可以利用固结计算公式来计算土壤的固结指标，如固结量、固结比等。

三、实验步骤1. 准备土样：从现场采集土样，并按照实验要求进行处理和制备，保证土样的质量和一致性。

2. 建立实验装置：根据实验要求，选择合适的装置，如压实仪或压缩机等。

3. 施加荷载：根据实验要求，施加一定的荷载或压缩力，使土样发生固结。

4. 观察记录：实验过程中，要及时观察记录土样的变化情况，如固结量、固结比等。

5. 数据处理：根据实验记录，进行数据处理和计算，得到土壤的固结特性参数。

四、计算方法1. 固结量的计算：固结量是指土壤在固结过程中的压缩变形。

可以通过实验前后土样的高度差来计算固结量。

固结量的计算公式如下：固结量 = H2 - H1其中，H2为实验结束后土样的高度，H1为实验前土样的高度。

2. 固结比的计算：固结比是指土壤的固结量与初固结应变之比。

可以通过实验前后土样的体积变化来计算固结比。

固结比的计算公式如下：固结比 = (V1 - V2) / V2其中，V1为实验前土样的体积，V2为实验结束后土样的体积。

3. 其他参数的计算：除了固结量和固结比，还可以根据实验数据计算其他固结特性参数，如固结应力、固结指数等。

这些参数的计算公式根据具体实验和研究目的而定。

五、实验结果与分析根据实验计算，可以得到土壤的固结特性参数。

通过对实验数据的分析，可以得出土壤的固结特性，如固结程度、固结速率等。

这些结果对于土壤工程设计和土壤改良具有重要的指导意义。

六、实验应用土壤的快速固结实验广泛应用于土壤工程领域，如基础工程、路基工程等。

固结试验各项指标计算公式固结试验是土壤力学中的重要实验之一，用于研究土壤的变形特性和固结性质。

在进行固结试验时，需要测定一系列指标来评估土壤的力学性质。

本文将介绍固结试验中常用的各项指标计算公式，以便读者更好地理解这些指标的含义和计算方法。

1. 最大干密度（γdmax）的计算公式：最大干密度是指土壤在最佳固结状态下的干密度，通常以克/立方厘米（g/cm³）为单位。

最大干密度的计算公式为：γdmax = (M / V) × (1 + w)。

其中，M为土壤的干重（克），V为土壤的体积（立方厘米），w为土壤的含水率（%）。

通过测定土壤的干重、体积和含水率，可以计算出最大干密度。

2. 最小干密度（γdmin）的计算公式：最小干密度是指土壤在最松散状态下的干密度，通常以克/立方厘米（g/cm³）为单位。

最小干密度的计算公式为：γdmin = (M / V) / (1 + e)。

其中，M为土壤的干重（克），V为土壤的体积（立方厘米），e为土壤的孔隙度（%）。

通过测定土壤的干重、体积和孔隙度，可以计算出最小干密度。

3. 固结指数（Ip）的计算公式：固结指数是指土壤的固结程度，通常以百分比（%）表示。

固结指数的计算公式为：Ip = (w2 w1) / (log10(P2/P1))。

其中，w1和w2分别为两个含水率的值（%），P1和P2分别为两个应力状态下的固结指数。

通过测定不同应力状态下的含水率，可以计算出固结指数。

4. 压缩指数（Cc）的计算公式：压缩指数是指土壤在固结过程中的压缩性，通常以百分比（%）表示。

压缩指数的计算公式为：Cc = (log10(P2/P1)) / (w2 w1)。

其中，P1和P2分别为两个应力状态下的固结指数，w1和w2分别为两个含水率的值（%）。

通过测定不同应力状态下的固结指数和含水率，可以计算出压缩指数。

5. 压缩模量（E）的计算公式：压缩模量是指土壤在固结过程中的变形模量，通常以千帕（kPa）为单位。

一维渗透固结试验的试验方案一维渗透固结试验，这名字一听就让人觉得有点儿复杂。

其实呀，说白了，它就是为了研究土壤在压力作用下，水是怎么流动的，以及土壤本身是怎么“压缩”和“固结”的。

你看，土壤不是一块铁板，它是会随着时间和压力发生变化的，水分的流动、颗粒的排列，都会让它变得越来越紧密、坚固。

而一维渗透固结试验，正是帮助我们了解这些变化背后的秘密。

说到试验方案，咱们就得从头开始聊起了。

第一步，得先准备好试样。

你可不能随便捡一块土就拿来做实验，要根据实际工程中所涉及的土壤类型，挑选合适的土样。

有些人可能会觉得，咳，这有什么难的？不过别小看这个环节，土壤的水分、密实度、颗粒组成，每一项都得经过仔细测量，光是做这个准备就能让你一头大汗淋漓。

选好土样后，还得把它做成一个标准的试样，放到试验设备里去，这可不是你随便丢个土块就能算数的。

然后呢，就是填充设备的过程。

得把试样填进一个专用的试验箱里，这样才能保证实验数据的准确性。

你看，土壤的颗粒之间有很多空隙，实验时就得让水通过这些空隙，模拟自然界中的渗透过程。

填土时，得保证土层的均匀性。

也就是，你要确保每一层土都和前一层的紧密度差不多，别一块软一块硬，结果出来就不靠谱了。

别小看这些小细节，往往是决定实验成功与否的关键所在。

再来说说加荷的事儿。

试验中啊，得给土样加上一个固定的压力，模拟土壤在实际工程中的负荷情况。

这个加荷的过程，要分几个阶段来进行，每加一次荷，土壤的固结状态都会发生一些变化。

加荷时的压力，通常是有规律的，得按照一定的步骤逐步增加，这样能保证实验过程既有代表性又不失稳定性。

如果一下子猛加压力，土样可能会因为过度压缩而变形，试验结果就会不真实，算得上是“因小失大”了。

而说到试验的观察和记录，这可是一个大工程。

实验进行时，水是会通过土壤的缝隙渗透的，咱们需要监测水的流量和流速变化。

为了得到准确的结果，试验箱里通常会安装一些水头计，随时记录水的流动情况。

这些水头计啊，简单说就是用来测量土壤在压力下，水是如何逐渐渗透的。