土的固结系数经验值

测定土的次固结系数及方法土壤的次固结系数是指土壤在所施加的荷载下的体积变形量与有效应力之比。

它是衡量土壤中孔隙变形影响程度的重要参数，对工程设计和稳定性分析至关重要。

测定土的次固结系数可以通过以下步骤进行：第一步：选择适当的荷载和试验仪器。

次固结系数的测定需要施加一定的荷载，经常使用的荷载有自重、定载荷、均布荷载、静水压力荷载等。

试验仪器包括排水单轴剪切仪、三轴测定仪、平板振动器等。

根据具体的试验要求进行选择。

第二步：准备土样。

为了获得可靠的测量结果，土样必须具有良好的代表性。

土样的采集可以使用标准罐、钻孔等工具进行。

采集后的土样需要经过筛分、加热干燥等处理，以去除杂质和调节土壤水分含量。

第三步：进行试验。

试验可以分为固结试验和压缩试验两种方式。

在固结试验中，荷载被施加在土样上，随着时间和荷载的作用，土体的体积会发生相应的变形，这时可以通过读取试验仪器上的读数计算次固结系数。

在压缩试验中，应用较大荷载使土样产生较大的变形，然后再增加一个较小的荷载使其达到稳定状态，从而计算次固结系数。

需要注意的是，在压缩试验中应避免土样发生固结变形。

第四步：数据分析和报告撰写。

试验结束后，需要对获得的数据进行分析和计算，从而得出土的次固结系数。

根据国家或地方制定的标准，该结果可以与标准结果进行比较，以评估土壤的更准确的工程性质。

以上就是测定土的次固结系数的主要步骤，这是一项复杂而重要的试验，需要高度的实验技能和经验。

虽然现代技术已经可以利用数字化把台面上的看不到的强力数据直接透明传递给程序，但是在现实生活中，试验仪器和土塞内部的弹性参数都还是需要实验让其数值化的尤其是土壤，不可避免地会受到因人而异的不确定性影响，需要极小心地推导和分析。

毛昶熙主编《堤防工程手册》所给经验值：表1 各种土的渗透系数经验值
表2 岩石和岩体的渗透系数
角砾岩 4.6e-10 褐煤层 1.7e-2~2.39e-2 方解岩 9.3e-8~7e-10 砂岩 1e-2 灰岩
1.2e-7~7e-10
泥岩
1e-4 白云岩 1.2e-8~4.6e-9 鳞状片岩 1e-2~1e-4
砂岩 1.2e-5~1.6e-7 1个吕荣单位裂隙宽度0.1mm 间距1m 和
不透水岩块的岩体
0.8e-4
砂泥岩 2e-6~6e-7
细粒砂岩 2e-7
蚀变花岗岩
0.6e-5~1.5e-5 表3 各种岩土的给水度
岩土类别 渗透系数K
（cm/s ）
孔隙率n 给水度
资料来源
砾 240 0.371 0.354
瑞士工学研究所
粗砾 160 0.431 0.338 砂砾 0.76 0.327 0.251 砂砾 0.17 0.265 0.182 砂砾 7.2e-2 0.335 0.161 中粗砂 4.8e-2 0.394 0.18 含黏土的
1.1e-4
0.397
0.0052
表4 各种岩土的压缩弹性模量E及单位储存量S的值
郑春苗，Gordon D.Bennett 著《地下水污染物迁移模拟》所给经验值：
表5 不同岩石类型的渗透系数取值范围
表6 不同地质材料的单位给水度
表7 不同地质材料的孔隙率
朱学愚，钱孝星著《地下水水文学》所给经验值表8 典型孔隙率数值。

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。

使用说明：1、资料涉及各行各业；2、资料出处为黄底加粗字体的为最新版本容。

可按规适用围选择使用；3、资料出处非黄底加粗字体的为引用资料，很多为老版本，参考用。

水利水电工程部分岩土物理力学参数经验数值1岩土的渗透性（1）渗透系数《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规》GB50307-1999 ~140页《水利水电工程水文地质勘察规》SL373-2007 62~63页Lu：吕荣单位，是1MPa压力下，每米试段的平均压入流量。

以L/min计摘自《水利水电工程地质勘察规》GB50287-99 附录J 66页表F 岩土体渗透性分级《水利水电工程地质勘察规》（GB50487-2008）109页附录F（2）单位吸水量各种构造岩的单位吸水量（ω值）一般碎块岩强烈透水；压碎岩中等透水；断层角砾岩弱透水；糜棱岩和断层泥不透水或微透水。

摘自高等学校教材天津大学《水利工程地质》第三版113页注：透水率1Lu（吕荣）相当于单位吸水量0.01摘自高等学校教材天津大学《水利工程地质》第三版118页。

（3）简易钻孔抽注水公式1）简易钻孔抽水公式根据水位恢复速度计算渗透系数公式1.57γ(h2-h1)K= ———————t (S1+S2)式中：γ---- 井的半径；h1---- 抽水停止后t1时刻的水头值；h2---- 抽水停止后t2时刻的水头值；S1、S2---- t1或t2时刻从承压水的静止水位至恢复水位的距离；H---- 未抽水时承压水的水头值或潜水含水层厚度。

《工程地质手册》第三版927页2）简易钻孔注水公式当l/γ＜4时0.366Q 2lK= ———— lg ———Ls γ式中：K—渗透系数（m/d）；l---试验段或过滤器长度（m）；Q---稳定注水量（m3/d）；s---孔中水头高度（m）；γ---钻孔或过滤器半径（m）。

《工程地质手册》第三版936页（4）水力坡降允许水力坡降等于临界水力坡降被安全系数除，一般安全系数值取2.0~3.0，即Ⅰ允= Ⅰ临/2.0~3.0。

常用部分岩土参数经验值1岩土的渗透性（1）渗透系数《水利水电工程水文地质勘察规范》SL373-2007 62~63页《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99 附录J 66页（2）单位吸水量各种构造岩的单位吸水量（ω值）弱透水；糜棱岩和断层泥不透水或微透水。

摘自高等学校教材天津大学《水利工程地质》第三版113页摘自高等学校教材天津大学《水利工程地质》第三版118页注：透水率1Lu（吕荣）相当于单位吸水量0.01。

（3）简易钻孔抽注水公式1）简易钻孔抽水公式根据水位恢复速度计算渗透系数公式1.57γ(h2-h1)K= ———————t (S1+S2)式中：γ---- 井的半径；h1---- 抽水停止后t1时刻的水头值；h2---- 抽水停止后t2时刻的水头值；S1、S2---- t1或t2时刻从承压水的静止水位至恢复水位的距离；H---- 未抽水时承压水的水头值或潜水含水层厚度。

《工程地质手册》第三版927页2）简易钻孔注水公式当l/γ＜4时0.366Q 2lK= ———— lg ———Ls γ式中：K—渗透系数（m/d）；l---试验段或过滤器长度（m）；Q---稳定注水量（m3/d）；s---孔中水头高度（m）；γ---钻孔或过滤器半径（m）。

《工程地质手册》第三版936页（4）水力坡降允许水力坡降等于临界水力坡降被安全系数除，一般安全系数值取2.0~3.0，即Ⅰ允= Ⅰ临/2.0~3.0。

摘自长春地质学院《中小型水利水电工程地质》1978年139页土层与混凝土建筑物接触面间发生接触冲刷时的破坏比降除以1.5安全系数得出在无渗流出口保护情况下地基允许渗流比降见上表。

摘自《堤防工程地质勘察与评价》水规总院李广诚司富安杜忠信等。

42页（5）土毛细水上升值摘自长春地质学院《中小型水利水电工程地质》1978年79页k摘自《工程地质手册》（第三版）937页2土分类及状态、密实度（1）分类《土的工程分类标准》GB/T50145-2007 6页《土工试验规程》SL237-1999 2页《建筑地基基础设计规范》广东省标准GBJ15-31-2003 18页（2）密实度、状态判定N《建筑地基基础设计规范》广东省标准GBJ15-31-2003 19页《建筑地基基础设计规范》广东省标准GBJ15-31-2003 20页（4）原位测试有关参数《岩土工程手册》1995年4月第二版199页《岩土工程手册》1995年4月第二版202~203页《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）248页《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）250页重型圆锥动力触探锤击数修正系数当采用重型圆锥动力触探确定碎石土密实度时民，锤击数N63.5应按下式修正：N63.5=α1×N＇63.5式中N63.5----修正后的重型圆锥动力触探锤击数；α1----修正系数，按上表取值；N＇63.5----实测重型圆锥动力触探锤击数。

针对土工试验中主要问题的分析作者：刘仕娇来源：《城市建设理论研究》2013年第20期摘要：本文针对在进行土工试验过程中产生的一些问题进行了归类和分析，目的在于为土工试验得到更加准确的结果提供参考依据，对试验中发生的一些异常的现象进行了深入分析，并提出了相对应的解决方法。

关键词：土工试验；问题分析，解决方法中图分类号：C33 文献标识码：A 文章编号：土工试验在土力学和土质学中均有研究，其在实验的基础上获得的数据为岩土工程的测量提供了重要的参考依据，在土质工程的研究中土工试验为之后的工程建设和工程的施工提供了重要的施工参数。

由于土质本身具有一定的不均匀的特性，因此，在进行取样和运输的过程中如果发生震动、或由于仪器的设置差异、操作过程的不准确性就会使得实验的结果产生偏差，同时对于土质工程的进行的勘察和判断产生严重的影响。

在不同的建筑工程的场地中，存在的土质的状况也有所差异，没有两处地点的土质呈现出同样的情况。

在相同地段中的图纸也有可能显现出不同或明显不同的特征。

对土试验中产生的问题进行分析，目的在于通过对其中产生的问题进行阐述，在以后试验的过程中能够加以注意，确保之后进行的实验准确性和可靠性更高，为工程的建设提供更加有力的参考。

一、进行土工试验的重要性土质勘测过程中的土工试验不仅仅是对岩土进行考察，也是进行地质勘探的重要工作内容之一。

进行土工试验得出的数据不仅是工程勘察效果的主要反应方式，而且为土体的研究提供了力学的参考数据。

在实际的工程建设中，其地基中的土质存在着差异，因此，就需要通过严格、准确的土试验对其进行分析。

在进行工程的整体设计之前，要对工程所在的地基的土质进行勘测，同时保证勘测方法和勘测过程的准确性，提高工程的建设安全性和稳定性，在出现问题的时候要采用适当的方法进行准确的处理，对于勘测的技术和方法进行不断的改进，其实保证工程施工的安全性，提高经济效益。

二、土的物理试验中的问题（一）比重、密度和含水量试验中的问题在进行物理实验的过程中，土壤的比重、密度和含水量是对其进行检验的重要内容，同时也是土壤基本的物理指标。

不同固结系数计算方法之间的比较骆凉平;丁建文【摘要】运用底部可测孔压的固结仪对连云港重塑黏土进行一维固结压缩试验,探讨基于孔压得出的土体固结系数与基于压缩计算的固结系数之间的关系.针对100 kPa、200 kPa、400 kPa、800 kPa、1600 kPa 5个加载等级的固结过程进行分析,发现基于孔压数据得出的固结系数Cv和时间对数法的计算结果较为一致,但是小于时间平方根法的计算结果.另外,3种计算方法均显示,连云港重塑土固结过程中,其固结系数Cv随着荷载等级的增大而增大,在固结过程中并非常数.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(036)001【总页数】4页(P42-45)【关键词】重塑黏土;孔隙水压力;固结系数;固结仪【作者】骆凉平;丁建文【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,南京 210098;河海大学岩土工程研究所,南京210098;东南大学交通学院岩土工程研究所,南京210096【正文语种】中文【中图分类】TU411固结系数是反映土体固结快慢的重要指标，为了计算固结度的变化或是超静孔压消散过程，都需要给出固结系数.传统的计算固结系数的方法是通过对太沙基一维固结理论的固结度计算公式进行简化，根据一维固结压缩试验所确定的时间－变形关系曲线，推导出固结系数的近似计算公式，从而获得土体固结系数，例如时间对数法、平方根法等.这些方法都是图解法和经验配合法，根据压缩曲线判断主固结起始点d0及固结点d90、d100，在绘图过程中易受人为因素干扰，因此具有一定的误差.除了依据时间－变形关系曲线计算固结系数，也有一些学者应用孔压测量装置对土体固结过程进行分析.孔压法的优势在于可最直接地判断主固结的结束，与其他间接判断方法相比更具可靠性.Taylor［1］很早就对固结过程中的孔压消散情况进行研究，Olson［2］研究发现，仅仅依据孔压消散数据而不考虑变形曲线计算得出的固结系数与基于时间－变形曲线计算所得的固结系数在某些情况下会出现较大偏差.此外，尽管孔压法在判断主固结沉降时具有直接、准确的优点，但在实际试验过程中，孔压装置所测的底部孔压数据与太沙基一维固结理论并不吻合，不能直接应用于计算固结系数.首先，试验中测得的最大孔压数值小于所施加的竖向有效荷载；其次，施加竖向荷载后，底部孔隙水压力不会立即上升至最大值，而是具有一个滞后过程.Gibson［3］、Whitman［4］等很多学者都曾在试验中发现这一现象并对此进行研究，认为造成这一现象的原因主要是由于孔压计的测压机理和土颗粒的压缩变形.Perlof［5］研究认为这一现象只在固结初期对孔压数据产生影响，当试样达到一定固结度之后，对于孔压数据的影响则可以忽略不计，所测孔压仍可应用于固结过程分析中，随后，Robinson［6］也通过试验验证了这一观点.据此，本文以连云港粘性土作为研究对象进行一维固结压缩试验，在固结过程中随时测量其超静孔隙水压力，针对孔压消散阶段的数据进行分析，并结合孔压数据和时间－变形关系曲线计算各级荷载下的固结系数，并与时间对数法和时间平方根法的计算结果进行对比.1 理论依据土体压缩通常分为3个阶段：瞬时沉降、主固结沉降和次固结沉降.太沙基一维固结理论就是描述土体主固结阶段的压缩特性，本文假设在主固结阶段，土体变形仅仅是由于土中孔隙水被排出，超静孔压消散而引起的，并不发生次固结变形.基于这个假设，则在室内一维固结试验中，试样底部超静孔隙水压力与压缩变形呈线性关系（Robinson［6－7］）.Crawford［8］针对渥太华海相沉积粘性土进行研究时也发现了超静孔压与沉降的线性关系.当采用超静孔压进行固结度计算时，其公式为式中，σ为施加于土样的竖向荷载增量，ub为试样底部孔隙水压力.由于前述超静孔压与沉降呈线性关系，则根据上式，土样的固结度与沉降也呈线性关系，如图1所示.由图1可见，该直线与纵轴的交点d0、d100分别是固结度等于零和固结度等于100%时的沉降量.图1 固结度与沉降关系示意图由此，结合一维固结压缩试验的时间－变形曲线可求得土样在任意固结度下所对应的固结时间，再根据太沙基一维固结理论固结度计算公式：计算该固结度下的时间因素Tv，即可求得试样在某一级荷载下的固结系数.本文将选取固结度为U＝50%时所对应的固结时间t50计算固结系数，固结系数计算公式为式中，H为固结试验中最大排水距离，由于本文试验将在试样底部测量超静孔隙水压力，故仅从试样顶部排水，最大排水距离即为土样厚度；t50为固结度达到50%是所对应的固结时间.2 试样物理特性及试验仪器试验用土取自江苏连云港地区，基本物理参数见表1.其中液限采用蝶式液限仪测定，塑限采用搓条法测定，粒径分布采用密度计法测定.该土在塑性图上的位置如图2所示，略微高于A线，属于高液限黏性土.图2 塑性图表1 连云港土的的基本物理参数土样比重液限／%塑限／%粘粒含量d＜0.005mm／%粉粒含量0.005～0.074mm／%砂粒含量0.074～2mm／%连云港粘土2.70 55.6 28.8 66.0 33.8 0.2本文试验采用Zeng等设计改进的能够测量试样底部孔压的渗透固结容器，如图3所示，代替常规固结容器进行固结压缩试验.孔压测量装置由孔压计和与之相连的数字显示器组成，测量精度为1kPa，在固结过程中可随时显示试样底部孔隙水压力.为保证试样底部透水石和测压管道完全饱和不含气泡，固结容器底部还配备有渗透装置.试验制备土样为完全重塑饱和土，初始含水率为1.6倍液限，试样直径为61.8 mm，高度为40mm.图3 可进行底部孔压测量的固结容器（Zeng等［9］）1.水头管；2.水头标尺；3.孔压计；4.三通阀；5.透水石；6.轴向加载；7.轻质盖板；8.密封螺帽；9.密封圈；10.环刀；11.两通阀3 试验结果与分析3.1 压缩曲线和孔压变化规律通过上述底部可测孔压的固结仪进行固结试验，所得的连云港重塑黏土的d－logt 压缩曲线如图4所示，加载等级分别为50kPa、100kPa、200kPa、400 kPa、800kPa和1600kPa，压缩曲线呈倒S形，具有两个反弯点.运用孔压法计算固结系数时需根据压缩曲线确定d50时对应的固结时间t50，进而根据公式（3）计算固结系数.图4 连云港重塑黏土时间－变形压缩曲线图5是与各级荷载下压缩曲线相对应的试样底部超静孔隙水压力随时间的变化曲线.由图5可知，孔压随时间变化呈现先增大后减小的规律，约在30 min达到峰值，并且峰值孔压低于竖向荷载增量，约等于荷载增量的50%.这一试验结果与Whitman［4］、Robinson［6］等人的试验研究是一致的.造成这一现象的原因是试样底部超静孔隙水压力的产生需要一定的时间，在这一过程中试样顶部同时在排水，所以导致了峰值孔压的延迟并使其小于竖向荷载增量.图5 连云港重塑黏土底部孔压与固结时间关系曲线根据所测试样底部超静孔压以及固结度计算公式（1）可计算试样固结度，据此，在固结过程中，根据孔压消散情况计算所得固结度与试样变形的关系如图6所示. 图6 连云港重塑黏土固结度与沉降量关系曲线由图6可知，由于试样底部超静孔隙水压力的延迟作用，连云港重塑黏土在50～100kPa、100～200 kPa、200～400kPa、400～800kPa、800～1600kPa 5个荷载增量下，固结度均随着沉降量的增加先减小后增大，当固结度大于一定程度时，固结度随沉降量的增加线性增大.在上述5个荷载增量下，固结度分别超过46%、35%、47%、51%、58%后，固结度与沉降量呈线性变化规律，通过拟合方法可获得这些直线的方程，其与纵轴的交点就对应于固结度为0和固结度为100%时的沉降量d0、d100，进而可计算出t50和Cv.3.2 与时间对数法、时间平方根法的比较运用时间对数法和时间平方根法计算连云港重塑黏土在不同竖向荷载下的固结系数，并与前述方法进行对比.其中，根据时间对数法确定的固结度为100%时对应的沉降量d100与基于底部超静孔压所确定的d100对比如图7所示，由图可知，数据点均位于45°线附近，由时间对数法确定的主固结沉降量略低于基于孔压测定的主固结沉降量，但二者差异较小.可见时间对数法确定主固结沉降量具有良好的精度. 图7 孔压法测定d100与时间对数法估测值的比较将时间平方根法、时间对数法及基于孔压计算的固结系数进行比较，如图8所示，图中空心点位于实心点的上方，并且实心点相对更靠近45°线.可见时间平方根法计算的固结系数Cv大于时间对数法的计算结果，这与很多学者的研究是一致的.而时间对数法确定的固结系数Cv更接近本文采用的孔压法，二者的计算结果非常接近45°线.因此，在缺乏孔压数据的情况下，本文建议使用时间对数法计算固结系数.图8 孔压法测定Cv与logt法法计算值的比较此外，研究连云港重塑土固结系数与竖向固结应力的关系还可发现，如图9所示，无论是基于孔压、时间对数法或时间平方根法计算得出的固结系数均随着固结应力的增大而增大，这表明在固结过程中固结系数并非常量，固结系数随着固结应力的改变而变化.图9 连云港重塑黏土固结系数随固结应力变化关系曲线4 结论针对连云港重塑黏土，采用Zeng等设计改进的能够测量试样底部孔压的渗透固结容器，进行一维固结压缩试验，探讨运用孔压计算土体固结系数的方法，并与传统计算方法进行比较：1）针对连云港重塑土进行一维固结试验，发现固结过程中试样底部孔压具有先增大后减小的规律，其峰值孔压滞后30min左右，约为荷载增量的一半.2）运用孔压法计算的固结系数Cv与时间对数法的计算结果接近，小于时间平方根法的计算结果，证明了孔压法计算结果的可靠性.3）试验发现针对连云港重塑土，无论是基于孔压、时间对数法或者时间平方根法计算得出的固结系数Cv均随着固结应力的增大而增大，表明在固结过程中固结系数并不是常数，而是随着固结应力的改变而发生变化.参考文献：［1］ Taylor D W.Research on Consolidation of Clays［M］.MIT publication，1942：82.［2］ Olson R E.Consolidation of Soils：Testing and Evaluation［J］.Philadelphia：American Society for Testing and Materials，1986，892：7－70.［3］ Gibson R E.An Analysis of System Flexibility and Its Effect on Time－lag in Pore－water Pressure Measurements［J］.Géotechnique，1963，13：1－11.［4］ Whitman R V，Richardson A M，Healy K A.Time－lags in Pore Pressure Measurements［J］.Proc.5th ICSMFE 1，1961：407－411.［5］ Perlof W H，Nair K，Smith J G.Effect Ofmeasuring System on Pore Water Pressures in the Consolidation Test［J］.Proc.6th ICSMFE，Montreal，1965（1）：338－341.［6］ Robinson R G.Consolidation Analysis with Pore Pressure Measurement［J］.Géotechnique，1999，49（1）：127－132.［7］ Robinson R G.A Study on the Beginning of Secondary Compressionof Soils［J］.Journal of Testing and Evaluation，Sept.2003，30（5）.［8］ Crawford C B.Interpretation of the consolidation test［J］.J.Soil Mech.Found.Div.，ASCE，1964，90（5）：86－102.［9］ Zeng Lingling，Hong Zhenshun，Cai Yuanqiang，et al.Change of Hydraulic Conductivity During Compression of Undisturbed and Remolded Clays［J］.Applied Clay Science，2011，51：86－93.。