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14.1標準固結(jié)試驗 14.1.1 本試驗方法適用于飽和的粘土。當只進行壓縮時，允許用于非飽和土。
14.1.2 本試驗所用的主要儀器設備，應符合下列規(guī)定∶
1 固結(jié)容器∶由環(huán)刀、護環(huán)、透水板、水槽、加壓上蓋組成（圖14.1.2).   圖14.1.2 固結(jié)儀示意圖 1一水槽;2一護環(huán)；3一環(huán)刀;4一導環(huán)；5一透水板;
6一加壓上蓋；7一位移計導桿；8一位移計架；9一試樣 1）環(huán)刀∶內(nèi)徑為61.8mm和79.8mm，高度為20mm。環(huán)刀應具有一定的剛度，內(nèi)壁應保持較高的光潔度，宜涂一薄層硅脂或聚四氟乙烯。
2）透水板：氧化鋁或不受腐蝕的金屬材料制成，其滲透系數(shù)應大于試樣的滲透系數(shù)。用固定式容器時，頂部透水板直徑應小于環(huán)刀內(nèi)徑0.2～0.5mm用浮環(huán)式容器時上下端透水板直徑相等，均應小于環(huán)內(nèi)徑。
2加壓設備：應能垂直地在瞬間滲加各級規(guī)定的壓力，且沒有沖擊力，壓力準確度應符合現(xiàn)行國家標準《土工儀器的基本參數(shù)及通用技術條件》GB/T15406的規(guī)定。
3變形量測設備：量程10mm，最小分度值為0.0lmm的百分表或準確度為全量程0.2%的位移傳感器。
14.1.3 固結(jié)儀及加壓設備應定期校準，并應作儀器變形校正曲線，具體操作見有關標準。
14.1.4試樣制備應按本標準第3.1.4條的規(guī)定進行。并測定試樣的含水率和密度，取切下的余土測定土粒比重。試樣需要飽和時，應按本標準第3.2.4條步驟的規(guī)定進行抽氣飽和。
14.1.5 固結(jié)試驗應按下列步驟進行∶
1 在固結(jié)容器內(nèi)放置護環(huán)、透水板和薄型濾紙，將帶有試樣的環(huán)刀裝入護環(huán)內(nèi)，放上導環(huán)、試樣上依次放上薄型濾紙、透水板和加壓上蓋，并將固結(jié)容器置于加壓框架正中，使加壓上蓋與加壓框見中心對準，安裝百分表或位移傳感器。
注∶濾紙和透水板的濕度應接近試樣的濕度。
2 施加1kPa的預壓力使試樣與儀器上下各部件之間接觸，將百分表或傳感器調(diào)整到零位或測讀初讀數(shù)。
3 確定需要施加的各級壓力，壓力等級宜為12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa。第一級壓力的大小應視土的軟硬程度而定，宜用12.5、25Pa或50kPa。最后一級壓力應大于土的自重壓力與附加壓力之和。只需測定壓縮系數(shù)時，最大壓力不小于400kPa。
4 需要確定原狀土的先期固結(jié)壓力時，初始段的荷重率應小于1，可采用0.5或0.25。施加的壓力應使測得的e—logp曲線下段出現(xiàn)直線段。對超固結(jié)土，應進行卸壓、再加壓來評價其再壓縮特性。
5對于飽和試樣，施加第一級壓力后應立即向水槽中注水浸沒試樣。非飽和試樣進行壓縮試驗時，須用濕棉紗圍住加壓板周圍。
6需要測定沉降速率、固結(jié)系數(shù)時，施加每一級壓力后宜按下列時間順序測記試樣的高度變化。時間為6s、15s、1min、2min15s、4min、6min15s、9min、l2min15s、16min、20min15s、25min、30min15s、36min、42min15s、49min、64min、100min、200min、400min、23h、24h，至穩(wěn)定為止。不需要測定沉降速率時，則施加每級壓力后24h測定試樣高度變化作為穩(wěn)定標準，只需測定壓縮系數(shù)的試樣，施加每級壓力后，每小時變形達0.01mm時，測定試樣高度變化作為穩(wěn)定標準。按此步驟逐級加壓至試驗結(jié)束。
注：測定沉降速率僅適用飽和土。
7 需要進行回彈試驗時，可在某級壓力下固結(jié)穩(wěn)定后退壓，直至退到要求的壓力，每次退壓至24h后測定試樣的回彈量。
8試驗結(jié)束后吸去容器中的水，迅速拆除儀器各部件，取出整塊試樣，測定含水率。
14.試樣的初始孔隙比，應按下式計算∶

           (14.1.6)
 
式中 e₀——試樣的初始孔隙比。
I4.1.7 各級壓力下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的單位沉降量，應按下式計算∶
           (14.1.7)
式中S_i——某級壓力下的單位沉降量（mm/m）;
       h₀——試樣初始高度（mm）;
   ΣΔh_i——某級壓力下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的總變形量（mm）（等于該級壓力下固結(jié)穩(wěn)定讀數(shù)減去儀器變形量）;
     10³——單位換算系數(shù)。
14.1.8 各級壓力下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的孔隙比，應按下式計算∶
       (14.1.8)
式中 e_i——各級壓力下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的孔隙比。
14.1.9 某一壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)，應按下式計算∶
           (14.19)
式中a_v——壓縮系數(shù)（MPa^-1）;
        p_i——某級壓力值（MPa）。
4.1.10 某一壓力范圍內(nèi)的壓縮模量，應按下式計算∶
              (14.1.10)
式中E_s——某壓力范圍內(nèi)的壓縮模量（MPa）。
14.1.11某一壓力范圍內(nèi)的體積壓縮系數(shù)，應按下式計算∶
       
            (14.1.11)
式中 m_v——某壓力范圍內(nèi)的體積壓縮系數(shù)（MPa^-1）。
14.1.12 壓縮指數(shù)和回彈指數(shù)，應按下式計算∶
            (14.1.12)
式中 C_c——壓縮指數(shù);
        C_s——回彈指數(shù)。
14.1.13 以孔隙比為縱坐標，壓力為橫坐標繪制孔隙比與壓力的關系曲線，見圖14.1.13。    
14.1.14 以孔隙比為縱坐標，以壓力的對數(shù)為橫坐標，繪制孔隙比與壓力的對數(shù)關系曲線，見圖14.1.14。   14.1.15 原狀土試樣的先期固結(jié)壓力，應按下列方法確定。在e-logp曲線上找出最小曲率半徑 R_min的點 O（見本標準圖14.1.14），過O點做水平線OA，切線OB及∠AOB的平分線OD，OD與曲線下段直線段的延長線交于E點，則對應于E點的壓力值即為該原狀土試樣的先期固結(jié)壓力。
14.1.16 固結(jié)系數(shù)應按下列方法確定;
1時間平方根法:對某一級壓力，以試樣的變形為縱坐標，時間平方根為橫坐標，繪制變形與時間平方根關系曲線（圖14.1.16-1），延長曲線開始段的直線，交縱坐標于d_s為理論零點，過d_s作另一直線，令其橫坐標為前一直線橫坐標的1.15倍，則后一直線與曲線交點所對應的時間的平方即為試樣固結(jié)度達90%所需的時間t₉₀，該級壓力下的固結(jié)系數(shù)應按下式計算∶
        
                 (14.1.16-1)
式中 C_v——固結(jié)系數(shù)（cm²/s）;
         ——最大排水距離,等于某級壓力下試樣的初始和終了高度的平均值之半（cm）。  
圖14.1.16-1 時間平方根法求t₉₀ 2時間對數(shù)法∶對某一級壓力，以試樣的變形為縱坐標，時間的對數(shù)為橫坐標，繪制變形與時間對數(shù)關系曲線（圖14.1.16-2），在關系曲線的開始段，選任一時間t₁，查得相對應的變形值d₁，再取時間t₂=t₁/4，查得相對應的變形值d₂，則2d₂-d₁即為d₀₁;另取一時間依同法求得d₀₂、d₀₃、d₀₄等，取其平均值為理論零點d_s，延長曲線中部的直線段和通過曲線尾部數(shù)點切線的交點即為理論終點d₁₀₀，則d₅₀=(d_s+d₁₀₀)/2，對應于d₅₀的時間即為試樣固結(jié)度達50%所需的時間t₅₀，某一級壓力下的固結(jié)系數(shù)應按下式計算∶
 
                (14.1.16-2)   14.1.17固結(jié)試驗的記錄格式見附錄D表D-23。
14.2 應變控制連續(xù)加荷固結(jié)試驗
14.2.1本試驗方法適用于飽和的細粒土。
14.2.2本試驗所用的主要儀器設備，應符合下列規(guī)定∶
1固結(jié)容器∶由剛性底座（具有連接測孔隙水壓力裝置的通孔）護環(huán)、環(huán)刀、上環(huán)、透水板、加壓上蓋和密封圈組成。底部可測孔隙水壓力（圖14.2.2）。
1）環(huán)刀∶直徑61.8mm，高度20mm，一端有刀刃，應具有一定
剛度，內(nèi)壁應保持較高的光潔度，宜涂一薄層硅脂或聚四氟乙烯。
1）透水板：由氧化鋁或不受腐蝕的金屬材料制成。滲透系數(shù)應大于試樣的滲透系數(shù)。試樣上部透水板直徑宜小于環(huán)刀內(nèi)徑0.2～0.5mm，厚度 5mm。  
圖 14.2.2固結(jié)儀組裝示意圖 1一底座;2—排氣孔；3一下透水板；4一試樣;5一護環(huán)；6一環(huán)刀；7—上透水板;8一上蓋；
9一加壓上蓋；10—加荷梁;11—負荷傳感器;12一孔壓傳感器;13一密封圈;14一位移傳感器 2軸向加壓設備∶應能反饋、伺服跟蹤連續(xù)加荷。軸向測力計（負荷傳感器，量程為0～10kN）量測誤差應小于、等于1%。
3孔隙水壓力量測設備∶壓力傳感器，量程0～1MPa，準確度應小于、等于0.5%，其體積因數(shù)應小于1.5X10^-5m³/kPa。
4 變形量測設備∶位移傳感器，量程0～10mm，準確度為全量程的0.2%。
5采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)：壓力和變形范圍應滿足試驗要求。
14.2.3 固結(jié)容器、加壓設備、量測系統(tǒng)和控制采集系統(tǒng)應定期率定。具體操作可見儀器說明書。
14.2.4 連續(xù)加荷固結(jié)試驗應按下列步驟進行∶
1 試樣制備應按本標準第3.1.4條的步驟進行。從切下的余土中取代表性試樣測定土粒比重和含水率，試樣需要飽和時，應按本標準第3.2.4條的步驟進行。
2將固結(jié)容器底部孔隙水壓力閥門打開充純水，排除底部及管路中滯留的氣泡，將裝有試樣的環(huán)刀裝入護環(huán)，依次將透水板、薄型濾紙、護環(huán)置于容器底座上，關孔隙水壓力閥，在試樣頂部放薄型濾紙、上透水板，套上上蓋，用螺絲擰緊，使上蓋、護環(huán)和底座密封，然后放上加壓上蓋，將整個容器移入軸向加荷設備正中，調(diào)平，裝上位移傳感器。對試樣施加1kPa的頂壓力，使儀器上、下各部件接觸，調(diào)整孔隙水壓力傳感器和位移傳感器至零位或初始讀數(shù)。
3選擇適宜的應變速率，其標準是使試驗時的任何時間內(nèi)試樣底部產(chǎn)生的孔隙水壓力為同時施加軸向荷重的3%～20%，應變速率可按表14.2.4選擇估算值。
                          表14.2.4 應變速率估算值

 
4 接通控制系統(tǒng)、采集系統(tǒng)和加壓設備的電源，預熱30min。待裝樣完畢，采集初始讀數(shù)，在所選的應變速率下，對試樣施加軸向壓力，儀器接試驗要求自動加壓，定時采集數(shù)據(jù)或打印，數(shù)據(jù)采集時間間隔，在歷時前10min每隔1min，隨后1h內(nèi)每隔5min;1h后每隔15min或30min采集一次軸向壓力、孔隙水壓力和變形值。
5連續(xù)加壓至預期的壓力為止。當軸向壓力施加完畢后，在軸向壓力不變的條件下，使孔隙水壓力消散。
6要求測定回彈或卸荷特性時，試樣在同樣的應變速率下卸荷，卸荷時關閉孔隙水壓力閥，按本條4款的規(guī)定時間間隔記錄軸向壓力和變形值。
7 試驗結(jié)束，關電源，拆除儀器，取出試樣，稱試樣質(zhì)量，測定試驗后試樣的含水率。
14.2.5 試樣初始孔隙比應按式（14.1.6）計算。
14.2.6 任意時刻時試樣的孔隙比應按式（14.1.8）計算。
14.2.7 任意時刻施加于試樣的有效壓力應按下式計算∶
                (14.2.7)
式中 ——任意時刻時施加于試樣的有效壓力（kPa）;
          σ_i——任意時刻時施加于試樣的總壓力（kPa）;
         u_b——任意時刻試樣底部的孔隙壓力（kPa）。
14.2.8 某一壓力范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)應按下式計算∶
                         (14.2.8)
14.2.9某一壓力范圍內(nèi)的壓縮指數(shù)，回彈指數(shù)應按下式計算∶
                      (14.2.9)
14.2.10 任意時刻試樣的固結(jié)系數(shù)應按下式計算∶
                      (14.2.10)
式中 ——Δt時段內(nèi)施加于試樣的有效壓力增量（kPa）;
          Δt——兩次讀數(shù)之間的歷時（s）;
          H_i——試樣在 t時刻的高度（mm）;
          u_b——兩次讀數(shù)之間底部孔隙水壓力的平均值（kPa）。
14.2.11 某一壓力范圍內(nèi)試樣的體積壓縮系數(shù)，應按下式計算∶
              (14.2.11)
式中Δe——在Δσ′作用下，試樣孔隙比的變化。
14.2.12 以孔隙比為縱坐標，有效壓力為橫坐標，在單對數(shù)坐標紙上，繪制孔隙比與有效壓力關系曲線（圖14.2.12）。
14.2.13 以固結(jié)系數(shù)為縱坐標，有效壓力為橫坐標，繪制固結(jié)系數(shù)與有效壓力關系曲線（圖14.2.13）。
14.2.14 連續(xù)加荷固結(jié)試驗的記錄格式見附錄D表D-24。