粘性土的两种压缩试验方法
第二章 土的压缩性分析
压缩指数
Cc<0.2时，为低压缩性土； Cc=0.2~0.4时，为中压缩性土； Cc>0.4时，为高压缩性土。
(三)压缩模量(侧限压缩模量)
根据e p 曲线，可以求算另一个压缩性指标——压
缩模量。它的定义是土在完全侧限条件下的竖向附加压应
力与相应的应变增量之比值。土的压缩模量可根据下式计
算：
粘土
0.18~0.25
0.25~0.33
0.33 坚硬状态 0.33 可塑状态 0.43
软塑及流塑 0.53 状态 坚硬状态 0.33 可塑状态 0.53
软塑及流塑 0.72 状态
0.15~0.20 0.20~0.25 0.25 0.25 0.30 0.35
0.25 0.35 0.42
β
0.95~0.90 0.90~0.83 0.83 0.83 0.74 0.62
Vs
H0 1 e0
A H 1 e
A
(H0 s) 1 e
A
e
e0
s H0
(1
e0 )
只要测定土样在各级压力作用下的稳定压缩量后，就可
按上式算出相应的孔隙比e，从而绘制土的压缩曲线。 压缩曲线可按两种方式绘制，一种是采用普通直角座
标绘制的曲线 在常规试验中，一般按50、100，200， 300，400kPa五级加荷，另一种的横座标则取的常用对 数取值，即采用半对数直角座标纸绘制成曲线，试验时 以·较小的压力开始，采取小增量多级加荷，并加到较大 的荷载(例如1000kPa)为止.
可以互换算的。
与E s
两者在理论上是完全
从侧向不允许膨胀的压缩试验土样中取一微单元体
进行分析，可得 E0 与 Es 两者具有如下关系
土力学第五章-土的压缩性
压缩曲线
• 土体压缩试验的结果用压缩曲线表示 • 压缩曲线： 就是反映孔隙比与垂直压力的关系曲线。 分为两种：e-p曲线和e-lgp曲线。 • 特性： 压缩曲线的陡缓程度反映了土体压缩性的大小。 压缩曲线越陡，土体的压缩性越大； 压缩曲线越缓，土体的压缩性越小。
z 1 e1 Es z av
• 关系：
z E0 z
2 E0 E s E s (1 ) 1
2
体积压缩系数
• 体积压缩系数： 指土体在有侧限条件下，垂直方向的应变与垂直方向 应力之比，与压缩模量互成倒数。
av z 1 mv z E s 1 e1
a12
e1 e2 e p2 p1 100
• 分类： 低压缩性土：a1-2<110-4 kPa-1 中压缩性土： a1-2=110-4 ~510-4 kPa-1 高压缩性土： a1-2>510-4 kPa-1
先期固结压力问题
• 先期固结压力： 指土在历史上曾经受到的最大压力，土体在这压力作 用下已经达到压缩稳定状态。 • 现存上覆压力： 指土体现在所受到的压力。 • 先期固结压力和现存上覆压力都按土体的自重应力计 算。注意地下水位以下用浮容重计算。
先期固结压力的确定
• 土的先期固结压力可由e-lgp曲线确定。 • 方法： 1）在e-lgp曲线上，找到曲率最大点； 2）过最大点作水平线和切线； 3）作水平线和切线的角平分线； 4）反向延长e-lgp曲线的直线段； 5）直线段与角平分线的交点所对应的压力就是所求的 先期固结压力。
ASTM粘性土不固结不排水三轴压缩试验标准试验方法
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
《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）。
土的压缩性及固结理论
学习指导
学习目标
学习土的压缩性指标确定方法，掌握有效应力 原理、一维固结机理的分析计算方法。
学习基本要求
1．掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法 2．掌握有效应力原理 3．掌握太沙基一维固结理论
4.1 概述 4.2 固结试验及压缩性指标 4.3 饱和土中的有效应力 4.4 土的单向固结理论
t
透水石 试样
一、e - p曲线 e
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0 100 200 300 400
P
p1
p2
p3
p(kPa )
e0
e s
e1 H1 e2 H2 H3 e3
t
ei = e0 − (1 + e0 )H i / H 0
t
孔隙比e与压缩量∆H 的关系
e0 1
孔隙
ΔH
e
H H0
无粘性土 粘性土
透水性好，水易于排出
压缩稳定很快完成
透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间
3、有效应力：土骨架承担由颗粒之间的接触传递 应力。粘性土固结过程，实质是土中有效增长的过 程。 4、压缩性指标 室内试验 侧限压缩、三轴压缩等 (压缩系数，压缩模量) 室外试验 荷载试验、旁压试验等 (变形模量)
太沙基 – 土力学的奠基人
土体是由固体颗粒骨架、孔隙 流体（水和气）三相构成的碎 散材料，受外力作用后，总应 力由土骨架和孔隙流体共同承 受。 • 对所受总应力，骨架和孔隙 流体如何分担？ • 它们如何传递和相互转化？ • 它们对土的变形和强度有何 影响？
外荷载 → 总应力 σ
Terzaghi的有效应力原理和固结理论
a c b d
e
土的压缩性
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。
土力学 第四章 土的压缩与固结
4.2土的压缩特性 （土的压缩试验与压缩性指标）
一.室内压缩试验（１）
一、室内压缩试验 土的室内压缩试验亦
称固结试验，是研究土压 缩性的最基本的方法。室 内压缩试验采用的试验装 置为压缩仪。
整理课件
试验一时.将室切内有土压样缩的环试刀验置于（刚２性护）环中，由于金属
环刀及刚性护环的限制，使得土样在竖向压力作用下只能 发生竖向变形，而无侧向变形。在土样上下放置的透水石 是土样受压后排出孔隙水的两个界面。压缩过程中竖向压 力通过刚性板施加给土样，土样产生的压缩量可通过百分 表量测。常规压缩试验通过逐级加荷进行试验，常用的分 级加荷量p为：50、100、200、300、400kPa。
2.地基土按固结分类
前期固结应力pc：土在历史上曾受到过的最大的、垂直的
有效应力 四. 土的应力历史（4）
超固结比OCR ：前期固结应力与现有有效应力之比,即
OCR＝ pc/p1
正常固结土： OCR=1 pc=p1
超固结土： OCR>1,OCR愈大，土受到的超固结作用愈强，
在其他条件相同的情况下，其压缩性愈低。 pc> p1
作用下再压缩稳定后的孔隙比，相应地可绘制出再压
缩曲线，如图4-6（a）中cdf曲线所示。可以发现其中df
段像是ab段的延续，犹如其间没有经过卸载和再压的
过程一样。
整理课件
二. 压缩性指标（１０）
（a）e-p曲线；
（b）e-lgp曲线
图 4-3 土的回弹—在压缩曲线 整理课件
三、 现场载荷试验及变形模量（１）
２．由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘性土来说是
需要时间的，土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。
这是由于粘性土的透水性很差，土中水沿着孔隙排出速度
土的压缩试验及指标
试件上只施加
对饱和土， A u /( ) 1 1 3
轴向加压杆 顶帽 有机玻璃罩
试 样
压力室
测定： 轴向应变 轴向应力 体变或孔隙水压力
透水石 排水管
橡皮膜 压力水 类型 施加σ 3时
量测体变或 阀门 孔隙水压力
量测
施加σ 1－σ 3时
固结排水
固结不排水 不固结不排水
固结
1
Ce
Cc
e
0.9
回弹指数（再压缩指数） Ce << Cc， 一般粘性土的 Cc 值在 1.0 左右, Ce≈0.1-0.2Cc
0.8
0.7 0.6
1 Ce
100
1000 lgP
土体变形机理非常复杂 ，土体不是理想的弹塑 性体，而是具有弹性、 粘性、塑性的自然历史 的产物。
弹性变形部分来自土颗粒和孔隙水的弹性变形、封闭 气体的压缩和溶解，以及薄膜水的变形等造成的变形。 塑性变形部分来自颗粒相互位移、土颗粒被压碎、孔 隙水和孔隙气体被排出等造成的变形。
e
1.0 0.9
e a '
e
'
200 300 400 P
a1-2常用作比较土的 压缩性大小
土的类别 a1-2 (MPa-1) 高压缩性 土 ≥0.5
0.8
0.7 0.6 0
100
中压缩性 土
低压缩性 土
0.1～0.5
<0.1
e
1.0 0.9
' Es z
侧限压缩模量,KPa ,MPa
建筑物通过基础将荷载传给地基， 在地基内部将产生应力和变形，从而引 起建筑物基础的沉降。 地基、基础设计的变形原则：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
粘性土的两种压缩试验方法的比较
摘要：采用不同状态的粘性土分别进行1h快速压缩试验和每级判稳压缩试验，对试验结果进行分析比较，建议根据工程需要选择不同的压缩试验方法。
关键词：1h压缩试验；每级判稳压缩试验
土的压缩试验是研究土在有侧限条件下的压缩性能的一种室内试验，是土的常规试验之一。
试验时,将土样放在刚性金属盒内,通过承压活塞对土样由小到大分级加压,根据各级压应力与相应孔隙比,绘出土压缩曲线,求出压缩系数(a v)及压缩模量(Es)等。
由试验结果计算所得压缩模量是计算土体沉降和基床系数的重要指标。
在实验室里土的压缩试验一般有两种方法:1h快速压缩和每级判稳压缩：
1. 1h快速压缩试验：把按照标准制备好的样品安装在固结仪上，按照加荷等级（常规压缩一般为50、100、200、400kPa）每小时加一级荷载，并记下相应的变形量，最后一级变形量测记后继续保持所加荷载，直到样品变形稳定（每小时变形量不超过0.005mm），记下稳定读数。
2. 每级判稳压缩试验：把按照标准制备好的样品安装在固结仪上，按照加荷等级（常规压缩一般为50、100、200、400kPa）按顺序加载，施加第一级荷载等样品变形稳定（每小时变形量不超过0.005mm)后才能加第二级荷载，记录每级荷载下的变形量。
对比两种方法的加荷过程，可以看出1h快速压缩试验所用的时间要明显少于每级判稳压缩试验，但是对于不同状态的土这两种方法得出的结果有一定的差异，采用某市地铁某标段的几种不同状态的比较均匀的粘性土进行这两种压缩试验，其试验结果如下：
表1
表2
（表2中1h变形量经过末级判稳修正）
由表1表2结算结果见表3：
表3
分别用1h快速压缩的Es和每级判稳的Es来计算土的基床系数（K=3.30*Es=A*Es）和土的沉降变形量(S=ΨPZ/ Es=B/ Es)，结果见表4：
表4
比较分析上面的试验结果，可以得出如下结论：
1. 1h快速压缩试验虽然节省了时间，但是土体最终变形量小于每级判稳压缩试验，土体越软，变形量差值越大，即土体越软，固结程度越低。
2.可塑和软塑的土采用两种试验方法所得的压缩模量差值较大，对土体的其他指标（土体的沉降、土的基床系数）影响较大。
3.硬塑及坚硬的土可采用1h快速压缩试验，流塑、可塑和软塑的土采用每级判稳压缩试验比较合适。
因此，建议根据工程的要求不同而选取不同的压缩试验方法，以满足工程的需要。
参考文献：
1.仲所庆、张西平、潘海利《地基土基床系数研究》地下空间与工程学报第1卷第7期
2.GB/T 50123-1999
3.基床反力系数K是基础设计中非常重要的一个参数，因为它的大小直接影响到地基反力的大小和基础内力。