完整的土工实验报告书
土工测试
实验报告书
1.分级连续加载条件下的粘性土蠕变试验
2.三轴压缩实验测土的抗剪强度参数
3.Duncan-Chang模型参数的确定
4.通过标准固结试验测固结系数
5.剑桥模型的推导
1分级连续加载条件下的粘性土蠕变试验
实验目的：
通过测定试样在分级连续加载条件下固结引起的变形随时间的变化，分析试样得蠕变特性及相应的模型。
实验器材：（试样采用非饱和的细粒土）
固结容器：由刚性底座、护环、环刀、上环、透水板、加压上盖和密封圈组成。（1）环刀：直径61.8mm，高度20mm，一端有刀刃，应具有一定刚度，壁应保持较高的光洁度，宜涂一薄层硅脂和聚四氟乙烯。
（2）透水板：由氧化铝或不受腐蚀的金属材料制成。渗透系数应大于试样的渗透系数。试样上部透水板直径宜小于环刀径0.2~0.5mm，厚度5mm。
（3）变形量测设备：量表，单位为0.1mm。
（4）加荷设备：砝码、杠杆加压设备。
实验步骤：
1.制备土样将土块加水饱和，尽量搅拌至各处含水率均匀，备用。用电子秤秤环刀的
重量。
2.取土样用环刀切取已准备好的土样，用工具沿环刀高度切平土面，去掉多余的土、
用水浸湿，将滤纸盖在土样的两边，再次称量重量。
3.安装土样将环刀和土样一起放入固结盒，在土样上下各放置一块透水石，盖上加压
盖，安装到加载装置上。
4.调平将加压杠杆调平，装好量表，调至零点。
5.分级加载分为4个荷载等级加载：60KPa,120KPa,180KPa,240KPa，分别为并在每
级荷载下记录0s,15s,2min15s,4min,6min15s,9min,12min15s,16min2
20min15s时的量表读数。
6.实验结束清理仪器，整理数据。
数据整理及实验分析：
室分级加载固结蠕变实验结果如表1及图1所示：
表1 各级荷载下土的应变（mm）
12.25 1.28 1.60 1.87 2.06 16 1.30 1.62 1.88 2.07 20.25
1.30
1.63
1.89
2.07
图1 各种荷载作用下的蠕变曲线
蠕变是在恒定应力作用下变形随时间增长的现象。图1是土样在各种荷载作用下的蠕变曲线，在各级荷载作用下，土体的蠕变曲线非常相似。经历了加载时的瞬时变形、随时间急剧的变形，如果时间够长，还可以观察到随时间缓慢增加并趋于稳定的阶段，且荷载越大，变形越大，达到稳定的时间越长。从而粘性土的蠕变ε、应力σ与时间t 的关系：
ε＝f(σ,t) 且为非线性蠕变关系。
基本流变元件有虎克弹簧、牛顿粘壶及圣维南刚塑体三种，计算模型都是由以上三种线性基本元件组合而成。由于应变随时间最后达到稳定状态，则可以用麦钦特（Merchant ）模型来描述，该模型由虎克弹簧和伏埃脱体串联而成，如图2所示。在常应力作用下，有如下关系：
ε＝σ／E 0 +σ（1-exp(-E 1t/k 1)）/E 1 图2 Merchant
模型
2三轴压缩实验测土的抗剪强度参数
试验目的：
三轴压缩实验是测定土的抗剪强度的一种比较完善的室试验方法，通过本试验主要是让我们熟悉重塑土样的制作方法以及熟练掌握应变式控制三轴仪的操作规程，再利用摩尔—库伦破坏准则确定土的抗剪强度参数。
试验原理：
本试验采用一个圆柱形试样，分别在不同的围压下进行固结不排水剪切，分别测得三个不同围压下测得土的抗剪强度，利用摩尔—库伦破坏准则确定土的抗剪强度参数。
试验仪器：
应变控制式三轴剪切仪，三轴压力室、轴向加荷系统，轴向压力量测系统、周围压力稳定系统、孔隙水压力量测系统、轴向变形量测系统，反压力体变系统组成。
附属设备：
（1）变形量测设备：量表，单位为0.01mm。
（2）固结容器。由环刀、护环、透水石、加压上盖等组成，土样面积12cm2，高度8cm。
（3）其它：
如击实筒、承膜筒、乳膜薄膜、橡皮膜、橡皮筋、吸水球、滤纸、钢丝锯、饱和器、对开圆模、不透水板和2mm筛。
试验步骤：
1、用击实器制备重塑土样，分五层击实，每一层之间应当刮毛，这样能保证重塑土
样的连续性和完整性。
2、试样安装
①把已检查过的乳膜薄膜套在承膜筒上，两端翻起，用吸水球从气嘴不断吸气使
乳膜薄膜紧贴于筒壁，小心将它套在试样外面；然后让气嘴放气，使橡皮膜紧
贴试样周围，翻起橡皮膜两端，用橡皮筋圈将橡皮膜下端紧扎在底座上。
②打开与试样帽连通的阀门，让量水管中的水流入试样帽，并连同透水石，滤纸
放在试样的上端，排尽试样上端及量管系统的气泡后关闭阀门，将橡皮膜上端
翻贴在试样帽上并用橡皮筋圈扎紧。
③装上压力室罩，此时，活塞应放在最高位置，以免和试样碰撞，拧紧压力室罩
密封螺帽，并使传压活塞于土样帽接触
3、试样固结
向压力室施加试样的周围压力，周围压力的大小一般应等于和大于覆盖压力，但
由于受仪器本身的限制，最大周围压力一般不超过0.6Mpa（低压三轴仪）
4、试样剪切
转动细档手轮使试样帽与活塞及测力计接触，装上轴向变形指示计，调整量测轴
向变行的位移计的初读数和轴向压力测力计的初读数。开动电机，剪切应变速率
为0.5mm/min 。在试样的剪切过程中记录测力计读数和轴向变形指示计的读数。当第一级加载完毕后，卸除围压，重新施加下一级围压，进行排水固结，固结完成后继续剪切；第二级加载完毕后，再施加第三级围压进行固结不排水剪切，直到试验结束。
5、 试验结束，关电动机，卸除周围压力并取出试样，描述试样破坏时的形状。
6、 成果整理
① 计算固结后的高度和面积
013(1)(1)(1)3c o o o O O V V
h h h h V V ε??=-=-≈-
22
2
32(1)(1)(1)443c o o o o O O
V V
A d d A V V π
π
ε??=-=-≈-
式中：
O V ，o h ,o d -----试样固结前的体积，高度和直径
V ? ----------试样固结后的体积改变量
c A ，c h -----------试样固结后的平均断面积和高度
② 计算试样剪切过程中的平均断面积和应变值
1
c
h h ε?=∑
1
1c
a A A ε=- 式中：
1ε------ 试样剪切过程中的轴向应变（﹪）
h ?∑-----试样剪切时的轴向变形(mm)
a A --------试样剪切过程中的平均断面积（cm 2）
③ 计算主应力差： 113(1)10
10a c
CR CR
A A εσσ--== 式中：
C-------测力计率定系数（8.789N/0.01mm ） R--------测力计读数（0.01mm ） 10-------单位换算系数
④ 以主应力差13σσ-为纵坐标，以轴向应变1ε为横坐标，绘制主应力差与轴向应变关系曲线。
⑤ 以剪应力ι为纵坐标，以法向应力σ为横坐标，在横坐标轴以破坏时的
132
f f
σσ+为圆心，以
132
f f
σσ-为半径，绘制破坏总应力圆，并绘制不同围压
下诸破坏总应力圆的包线，即计算出包线的倾角为摩擦角cu ?，包线在纵坐标上的截距为粘聚力cu C
数据处理：
本次试验采用固结不排水剪切，所测得的应力-应变曲线见图1，测得的围压与轴向偏差应力结果见表1。根据图1和表1绘制其总应力摩尔圆及强度包络线图，见图2。
表1试样的固结不排水剪切试验结果
图1 多级荷载作用下试样轴向应变与偏应力关系图
50100150200250300350400450500550
50100
150
2000
σ(kPa)
τ(kPa)图2 试样
总应力摩尔圆与强度包络线图
由图中可测得该重塑土试样的抗剪强度指标cu c =26.13kPa, 12cu ?=? 实验总结
（1）由于设备仪器所限，本实验无法测定孔隙水压力和计算孔隙压力
系数，因此所得到的是三轴剪切试验的总应力变化曲线，所绘制的是图样的破坏总应力摩尔圆，得到的强度指标是总应力抗剪强度指标
cu c 、cu ?，而不是有效应力指标c '和?'。
（2）实验时间有限，无法满足标准实验所需的固结时间要求，因此得到数
据存在一定的误差。
（3）通过对本实验的学习与操作，我们更加深入地了解了三轴实验的原理
和操作方法，对于土样的三轴应力状态有了更为细致的认识，学会了如何绘制强度包络线从而得出土的两个基本剪切强度参数，这是研究土的物理力学性质的基础，对进一步深入了解土的工程性质有重要的意义。
a
a
b a εσσ+=
-31 （3－1）
渐近线
σ3＝常量
E i
E t
σ1-σ3
(σ1-σ3)u
εa 0εa /(σ1-σ3)u
εa b
a
()()
邓肯和利用上述关系推导出弹性模量公式。由式（3－5）得： ()()
a
a E εσσεσσεσ?-?=-=
=
313111
ΔΔΔ （3－7）
由此可见虎克定律中所用的弹性模量实际上是常规三轴试验()a εσσ~31-曲线的切
线斜率。这样的模量叫做切线弹性模量，可用t E 表示，见图3-1。将式（3－1）代入式（3－7），得到：
()2
a t
b a a
E ε+= （3－8）
由式（3－2）可得：
b
a a --=
3
11
σσε （3－9）
式（3－9）代入式（3－8），得： ()[]23111
σσ--=
b a E t （3－10）
由式（3－2）可得：当0→a ε时
31
→?
???
??
-=a a
a εσσε （3－11）
而双曲线的初始切线模量i E 为： 0
31→????
??-=a a i E εεσσ （3－12） 见图3－1。
因此：
i
E a 1
= （3－13） 这里表示a 是初始切线模量的倒数。 由式（3－2）还可见，当∞→a ε时 ()()u
a
b 31311
1
σσσσε-=
-=
∞
→ （3－14）
试验破坏时的偏应力为()f 31σσ-，则：
()()u
f
f R 3131σσσσ--=
（3－15）
f R 叫破坏比
将式（3－13），式（3－14），式（3－15）代入式（3－10）得：
()i f f t E R E 2
31311????
???
?---=σσσσ
（3－16）
实验仪器：
应变控制式三轴仪（由压力室，轴向加压设备，周围压力系统，反压力系统，孔隙水压力量
测系统，轴向变形和体积变化量测系统组成）。
附属设备包括：扳手，剪刀，滤纸，透水石（直径与试样直径相等其渗透系数宜大于试样的渗透系数，使用前在水中煮沸并泡于水中），土样，击样器，切土器，原状土分样器，切土盘，橡皮模（具有弹性的乳胶膜），吸球，承膜筒和对开圆膜。
实验步骤：
本实验采用的土样为直径为39.1mm，高度为80mm的圆柱土样。
1.制备试样：
（1）到土样中心采集土样，经过初步筛分，分散放置在切图盘中待用。
（2）将对开圆膜组合拼装完好，在圆膜侧涂抹凡士林，然后将准备好的土样分三层装入对开圆膜中，每一层都要用击实器充分击实，并将圆膜贴壁的土样松开，和下一次的土样一起击实，如此反复至土样高出圆膜约1cm。
（3）将圆膜和底座放置在切土盘中，对于较软的土样用钢丝锯或切土刀紧靠侧板由上往下细心切削，边切削边转动圆摸，直至土样被削成规定的直径为止，试样切削时应避免扰动，当试样表面遇有砾石或凹坑时允许用削下的余土填补；对较硬的土样先用钢丝锯切取一稍大于规定尺寸的土柱放在切土盘，然后用切土器切削土样边削边压切土器直至切削成规定试样。
2.抽气饱和：
（1）选用叠式或框式饱和器和真空饱和装置，在叠式饱和器下夹板的正中依次放置透水板，滤纸，带试样的圆摸，滤纸，透水板，如此顺序重复，由下向上重叠到拉杆高度，将饱和器上夹板盖好后拧紧拉杆上端的螺母，将各个环刀在上下夹板间夹紧。
（2）将装有试样的饱和器放入真空缸，真空缸和盖之间涂一薄层凡士林盖紧，将真空缸与抽气机接通，启动抽气机，当真空压力表读数接近当地一个大气压力值时(抽气时间不少于1h)，微开管夹使清水徐徐注入真空缸，在注水过程中真空压力表读数宜保持不变。
（3）待水淹没饱和器后停止抽气，开管夹使空气进入真空缸静止一段时间使试样充分饱和。（4）打开真空缸，从饱和器取出带圆摸的试样，称试样总质量并计算饱和度，当饱和度低于95％时应继续抽气饱和。
3.排水固结：
（1）开孔隙水压力阀和量管阀，对孔隙水压力系统及压力室底座充水，排气后关孔隙水压力阀和量管阀，压力室底座上依次放上透水板，湿滤纸，试样，湿滤纸，透水板，试样周围贴浸水的滤纸条；将橡皮膜用承膜筒套在试样外，并用橡皮圈将橡皮膜下端与底座扎紧，打开孔隙水压力阀和量管阀，使水缓慢地从试样底部流入，排除试样与橡皮膜之间的气泡，关闭孔隙水压力阀和量管阀，打开排水阀，使试样帽中充水，放在透水板上，用橡皮圈将橡皮膜上端与试样帽扎紧，降低排水管使管水面位于试样中心以下，吸除试样与橡皮膜之间的余水，关排水阀。
（2）将压力室罩顶部活塞提高，放下压力室罩，将活塞对准试样中心并均匀地拧紧底座连接螺母，向压力室注满纯水，待压力室顶部排气孔有水溢出时拧紧排气孔，并将活塞对准测力计和试样顶部；将离合器调至粗位，转动粗调手轮，当试样帽与活塞及测力计接近时将离合器调至细位，改用细调手轮使试样帽与活塞及测力计接触，装上变形指示计将测力计和变形指示计调至零位；关排水阀开周围压力阀施加周围压力。
（3）调节排水管，使管水面与试样高度的中心齐平，测记排水管水面读数；开孔隙水压力阀，使孔隙水压力等于大气压力；关孔隙水压力阀，记下初始读数将孔隙水压力调至接近周围压力值，施加周围压力后再打开孔隙水压力阀，待孔隙水压力稳定，测定孔隙水压力；打开排水阀，固结完成后关排水阀，测记孔隙水压力和排水管水面读数。
4．剪切试样：
（1）剪切应变速率宜为每分钟应变0.5％-1.0％，每产生0.01mm的轴向应变或变形值测记一次。
（2）当测力计读数出现峰值时，剪切应停止。
（3）关周围压力阀脱，开离合器将离合器调至粗位，转动粗调手轮将压力室降下，打开排气孔排除压力，排除压力室的水，拆卸压力室罩，拆除试样。描述试样破坏形状。
实验数据及分析：
围压位
移
压力
环
围压位
移
压力
环
围压位
移
压力
环
Mpa
1.0
3
=
σ
1.0
2.5
Mpa
3.0
3
=
σ
1.0 1.5
Mpa
5.0
3
=
σ
1.0 4.5
2.0 9.5 2.0 4.5 2.0 8.0
3.0 13.5 3.0 8.0 3.0 13.0
4.0 16.0 4.0 10.2 4.0 16.0
5.0 1
6.5 5.0 12.5 5.0 16.0
6.0 1
7.0 6.0 14.0 6.0 19.5
7.0 17.0 7.0 14.0 7.0 21.0
8.0 17.0 8.0 14.0 8.0 21.0
9.0 17.0 9.0 14.0 9.0 21.0 轴应变的计算公式为：
式中：
—轴向应变（％）
—剪切过程中试样的高度变化（mm）
—试样初始高度（mm）
式样面积的校正按下式进行计算：
式中：
—试样的校正断面积
—试样的初始断面积
主应力差应按下式计算：
式中：
—主应力差（Kpa）
—大总主应力（Kpa）
—小总主应力（Kpa）
—测力计率定系数(11.4N/0.01mm)
—测力计读数(0.01mm) —单位换算系数
围 压 位 移 压力环
(pa)
）
（pa M 1
.03=σ
1.0
2.5 0.0125 0.00121530
7
60972.23102 2.05011E-07 2.0 9.5 0.025 0.00123088
8
87985.24476 2.84139E-07 3.0 13.5 0.0375 0.00124687
4
123428.6936 3.03819E-07 4.0 16.0 0.05 0.00126328 144386.0427 3.46294E-07 5.0 16.5 0.0625 0.00128012
4
146938.9209 4.25347E-07 6.0 17.0 0.075 0.00129742
3
149373.0606 5.02099E-07 7.0 17.0 0.0875 0.00131519
6
147354.5057 5.93806E-07 8.0 17.0 0.1 0.00133346
2
145335.9509 6.88061E-07 9.0
17.0
0.1125
0.00135224
3
143317.396
7.84971E-07
ε_a/(σ_1-σ_3)------ε_a 关系曲线
ε_a (％)
ε_a /（σ_1-σ_3）(10^（-7）p a )
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
0.001.162.323.484.645.806.968.129.28
Linear Fit: y=a+bx a =1.036675 b =0.56898533
(σ_1-σ_3)------ε_a 关系曲线
ε_a (％)
σ_1-σ_3(10^5p a )
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
0.000.180.350.530.710.881.061.241.4
11.59
围 压 位 移 压力环
(pa)
)
pa (3
.03M =σ
1.0 1.5 0.0125 0.001215307 37521.37293 3.33143E-07
2.0 4.5 0.025 0.001230888 60200.43063 4.15279E-07
3.0 8.0 0.0375 0.001246874 73142.92952 5.12695E-07
4.0
10.2 0.05 0.00126328 92046.10221 5.43206E-07 5.0 12.5 0.0625 0.001280124 111317.3643 5.61458E-07 6.0 14.0 0.075 0.001297423 123013.1087 6.09691E-07 7.0 14.0 0.0875 0.001315196 121350.7694 7.2105E-07 8.0 14.0 0.1 0.001333462 119688.4301 8.35503E-07 9.0
14.0
0.1125 0.001352243 118026.0908 9.53179E-07
ε_a/(σ_1-σ_3)------ε_a 关系曲线
ε_a (％)
ε_a /（σ_1-σ_3）(10^（-7）p a )
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
0.001.242.483.724.966.207.448.689.92
Linear Fit: y=a+bx a =2.5746806 b=0.56320133
(σ_1-σ_3)------ε_a 关系曲线
ε_a (％)
σ_1-σ_3(10^5p a )
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
0.000.170.340.510.680.851.031.201.37
围 压 位 移 压力环
(pa)
Mpa)
(5
.03=σ
1.0 4.5 0.0125 0.001215307 42211.54455
2.96128E-07 2.0 8.0 0.025 0.001230888 74092.83769
3.37415E-07 3.0 13.0 0.0375 0.001246874 118857.2605 3.15504E-07
4.0 16.0 0.05 0.00126328 144386.0427 3.46294E-07
5.0 1
6.0 0.0625 0.001280124 142486.2263 4.38639E-07 6.0 19.5 0.075 0.001297423 171339.6872 4.37727E-07
7.0 21.0 0.0875 0.001315196 182026.1541 4.807E-07
8.0 21.0 0.1 0.001333462 179532.6452 5.57002E-07
9.0
21.0
0.1125 0.001352243 177039.1362 6.35453E-07
ε_a/(σ_1-σ_3)------ε_a 关系曲线
ε_a (％)
ε_a /（σ_1-σ_3）(10^（-7）p a )
0.0
2.0 4.0 6.08.010.012.0
0.000.681.362.042.713.394.074.755.436.116.79
Linear Fit: y=a+bx a =2.2405167 b =0.325048
(σ_1-σ_3)------ε_a
关系曲线
ε_a (％
)
σ
_
1
-
σ
_
3
(
1
^
5
p
a
)
0.0 2.0 4.0 6.08.010.012.0
0.0
0.2
8
0.5
6
0.8
4
1.1
2
1.4
1.6
8
1.9
6
根据以上拟合曲线，有如下的分析：
当
3
σ取不同的值时，由
i
E
a
1
=()()
u
a
b
3
1
3
1
1
1
σ
σ
σ
σ
ε
-
=
-
=
∞
→
()
()
u
f
f
R
3
1
3
1
σ
σ
σ
σ
-
-
=
()i
f
f
t
E
R
E
2
3
1
3
1
1
?
?
?
?
?
?
-
-
-
=
σ
σ
σ
σ
Mpa
1.0
3
=
σ0.965 1.757 0.911 0.026 Mpa
3.0
3
=
σ0.388 1.776 0.771 0.054 Mpa
5.0
3
=
σ0.446 3.077 0.65 0.128
实验结论及影响因素：
根据以上数据和分析有以下结论：
（1）在三种不同围压状态下，土体的变形都比较均匀，而且都出现了明显的峰值强度，说明土体在剪切过程中已经破坏。
（2）土体的峰值强度出现的都比较早，都没有达到其变形的15％，而且围压越小土体破坏的压缩变形越小。
（3）当围压处于Mpa
1.0
3
=
σ和Mpa
3.0
3
=
σ状态下，实验所表现出来的数据特征比较好，能够很好的分布在图中，双曲线能较好的反应其变化特征；而围
压在Mpa
5.0
3
=
σ时数据离散的比较厉害，拟合的曲线不能很好的反应其变化。
（4） 由于采用了修正的各向同性广义虎克定律，本构关系是增量线性的和各向同性
的，因此，应力与应变增量的主方向相同。这对于低应力水平来说，还是比较符合实际的，所以出现围压较小时数据特征比较明显，应力水平较高数据离散的比较多。
（5） 当不同围压状态下，数据所反映的直线趋势有所差别，具体表现：围压在
Mpa 1.03=σ和Mpa 3.03=σ时，直线的变化趋势几乎一样，在图上有着相
近的b 值，而直线的截距a 相差较大，说明其初始剪切模量相差较大；围压在Mpa 3.03=σ和Mpa 5.03=σ时，直线的截距a 相差不大，即初始剪切模
量基本上一致，而直线的变化趋势相对变化较大。
（6） 由于取样制样、试验操作熟练程度、数据取值等原因，加之模型采用了莫尔－
库仑破化条件及32σσ=的常规三轴试验方法，因此，没有涉及中主应力2
σ对强度与变形的影响，导致数据表现出来的参数有波动。
4通过标准固结试验测固结系数
实验目的
标准固结试验就是将天然状态下的原状土或人工制备的扰动土制备成一定规格的土样，然后在侧限和轴向排水条件下测定土在不同荷载下的压缩变形，试样在每级压力下的固结稳定时间取为24h 。
仪器设备
（1） 固结容器。由环刀、护环、透水板、加压上盖等组成，土样面积30cm 2
或50cm 2
，高
度2cm 。
（2） 加荷设备。可采用量程为5～10KN 的杠杆式、磅秤式或气压式等加荷设备。
（3） 变形量测设备。可采用最大量程10mm 、最小分度值0.01mm 的百分表，也可采用准
确度为全量程0.2%的位移传感器及数字显示仪表或计算机；
（4） 毛玻璃板、圆玻璃片、滤纸、切土刀、钢丝锯和凡士林或硅油等。
试验步骤
（1） 按工程需要选择面积为30cm 2
或50cm 2
的切土环刀，环刀侧涂上一层薄薄的凡士林或
硅油，刀口应向下放在原状土或人工制备的扰动土上，切取原装土样时，应与天然状态时垂直方向一致。
（2） 小心地边压边削，注意避免环刀偏心入土，使整个土样进入环刀并凸出环刀为止，
然后用钢丝锯（软土）或用修土刀（较硬的土或硬土）将环刀两端余土修平，擦净环刀外壁。
（3） 测定土样密度，并在余土中取代表性土样测定其含水率，然后用圆玻璃片将环刀两
端盖上，防止水分蒸发。
（4） 在固结仪的固结容器装上带有试样的切土环刀（切口向下），在土样两端应贴上洁净
而湿润的滤纸，再用提环螺丝将导环置于固结容器中，然后放上透水石和压传活塞以及定向钢球。
（5） 将装有土样的固结容器准确地放在加荷横梁的中心，如采用杠杆式固结仪，应调整
杠杆平衡，为保证试样与容器上下各部件之间接触良好，应施加1KPa 预压荷载；如采用气压式压缩仪，可按规定调节气压力，使之平衡，同时使各部件之间密合。
（6） 调整百分表或位移传感器至“0”读数，并按工程需要确定加压等级、测定项目以及
试验方法。
（7） 加压等级可采用12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kpa 。第一级压
力的大小视土的软硬程度分别采用12.5、25kpa 或50kpa ；最后一级压力应大于土层的自重应力与附加应力之和，或大于上覆土层压力100～200kpa ，但最大压力不应小于400kpa 。
（8） 对于饱和试样，在试样受第一级荷重后，应立即向固结容器的水槽中注水浸没试样，
而对于非饱和土样，须用湿棉纱或湿海绵覆盖于加压盖板周围，避免水分蒸发。
（9） 测定竖向固结系数C v ，或对于层里构造明显的软土需测定水平向的估计系数C h 时，
应在某一级荷重下测定时间与试样高度变化的关系。读书时间为6s 、15s 、1min 、2min15s 、4min 、6min15s 、9min 、12min15s 、16min 、20min15s 、25min 、30min15s 、36min 、42min15s 、49min 、64min 、100min 、200min 、400min 、23h 、24h ，直至稳定为止。当测定C h 时，需具备水平向固结的径向多空环，环的壁与土样之间应贴有滤纸。
（10） 当试验结束时，应先排除固结容器水分，然后拆除容器各部件，取出带环刀的土样，
必要时，揩干试样两端和环刀外壁上的水分，分别测定试验后的密度和含水率。
成果整理
计算土样的初始空隙比e 0：
54.6m =，47.5s m =，54.647.57.1w m =-=；
07.1
100%14.9%47.5ω=
?=； 3063.18.2 1.8330
g cm ρ-==；
63.18.2 2.6428.98.1
s G -==-；
000
(1) 2.64(114.9%)1
110.6581.83
s w
G e ωρρ+?+?=
-=
-=
式中 e 0 ——试样初始空隙比；
G s ——土粒比重；
— 试样初始含水率； —试样初始密度（g/cm 3
）； —水的密度（g/cm 3
）.
试样的颗粒（骨架）净高h s ：
002
1.21110.658
s h h e =
==++
式中 s h ——试样颗粒（骨架）净高（cm ）；
0h ——试样初始高度（cm ）。
某级压力下固结稳定后土的空隙比i e ：
0.516
0.6580.42
i
i s
h e e h ?=-
=-
=∑ 式中 i e ——某级压力下的空隙比；
i
h ?∑——某级压力下试样高度的累计变形量（cm ）
。 垂直向固结系数C v 的计算；
○
1时间平方根法 对于某一级压力，以试样变形的量表读数d 为纵坐标，以时间平方根为横坐标，绘
制d —
曲线，延长d —
曲线开始段的直线，交纵坐标与d s （d s 称为理论零点），过d s
作另一直线，并令其另一端的横坐标为前一直线横坐标的1.15倍，则后一直线与d —
曲
线交点所对应的时间（交点横坐标的平方）即为试样固结度达90%所需的时间t 90，该级压力下的垂直向固结系数C v 按下式计算：
2
223902 1.520.8480.8482 3.65101260
v h cm C s t -+??
? ???===??
式中C v ——垂直向固结系数（cm 2
/s ）;
——最大排水距离，等于某级压力下试样的初始高度与终了高度的平均值之半（cm ）； t 90——固结度达90%所需要的时间（s ）。
○
2时间对数法 对于某一级压力，以试样变形的量表读书d 为纵坐标，以时间的对数lgt 为横坐标，在半对数纸上绘制d —lgt 曲线，该曲线的首段部分接近为抛物线，中部一段为直线，末段部分随着固结时间的增加而趋于一直线。
在d —lgt 曲线的开始段抛物线上，任选一时间t s ，相对应的量表读书为d s ，再取时间t b =4t a ，相对应的量表读书为d s ，从时间t a 相对应的量表读数ds ，向上取时间t a 相对应的量表读数d s 与时间t b 相对应的量表读数d b 的差值d a —d b ，并作一水平线，水平线的纵坐标2d a —d b 即为固结度U=0%的理论零点d 01；另取时间按同样方法可求得d 02、d 03、d 04等，取其平均值作为平均理论零点d 0，延长曲线中部的直线段和通过曲线尾部切线的交点即为固结度U=100%的理论的理论终点d 100。
根据d 0和d 100即可定出相应于固结度U=50%的纵坐标d 50=（d 0+d 100）/2，对应于d 50的时间即为试样固结度U=50%所需的时间t 50，对应的时间因数为T v =0.197，于是，某级压力下的垂直向固结系数可按下式计算：
2
222502 1.520.1970.1972 4.0710/15
v h C cm s t -+??
? ???===?
式中，t 50为固结度达50%所需的时间；
其余符号同以前式。
实验的缺点和不足
本试验由于设备有限，部分数据精度难以满足实验要求，这对试验结果将会产生不小的影响。像两种方法计算出的固结系数相差较大，经分析可能由多种因素造成，首先是实验数据本身有不小的误差，其次在数据处理上也不够完美，做得图形较为粗糙，影响观察结果，这都是误差产生的重要原因。另外，受到时间限制，本试验只在12.5kPa一级压力下进行，如果时间允许，再在不同的压力等级下进行试验，将会得到其他一些更为有用的参数，象压缩系数、压缩模量、压缩质素、回弹指数等，这些对工程实际也更为有用，今后如果条件允许，希望把标准固结试验完整的做一遍，这是很有帮助的。
5剑桥模型的推导
实验目的
剑桥模型是提出比较早的一种弹塑性模型，它一经提出即受到土力学界的重视。本文以一种峨眉粘土的三轴试验为基础，并结合一组重力式挡土墙的离心模型试验对剑桥模型作了一些分析验证及评述工作，以求为研究者提供有一定价值的参考材料。
模型理论