固结试验
标准固结试验实验报告
一、实验模块土力学实验二、实验标题标准固结试验三、实验日期2023年10月15日四、实验操作者张三五、实验目的1. 了解土的固结试验原理和操作方法。
2. 测定土的压缩系数、压缩模量、体积压缩系数、压缩指数、回弹指数、竖向固结系数、水平向固结系数以及先期固结压力。
3. 分析土的变形特性，为工程设计和施工提供依据。
六、实验原理土在外荷载作用下，其空隙间的水和空气逐渐被挤出，土的骨架颗粒之间相互挤紧，封闭气泡的体积也将缩小，从而引起土体的压缩变形。
本实验采用标准固结试验方法，通过测定土样在不同压力下的变形情况，计算出土的固结参数。
七、实验仪器1. 小型固结仪：包括压缩容器和加压设备两部分，环刀（内径61.8mm，高20mm，面积30cm2），单位面积最大压力4kg/cm2；杠杆比1：10。
2. 测微表：量程10mm，精度0.01mm。
3. 天平，最小分度值0.01g及0.1g各一架。
八、实验步骤1. 按工程需要选择面积为30cm2的切土环刀取土样。
2. 在固结仪的固结容器内装上带有试样的切土环刀（刀口向下），在土样两端应贴上洁净而润湿的滤纸，放上透水石，然后放入加压导环和加压板以及定向钢球。
3. 检查各部分连接处是否转动灵活；然后平衡加压部分。
4. 横梁与球柱接触后，插入活塞杆，装上测微表，并使其上的短针正好对准6字，再将测微表上的长针调整到零，读测微表初读数R0。
5. 对土样进行分级加压，每个压力等级下固结24小时。
6. 在土样固结过程中，记录不同压力等级下的变形量。
7. 解除压力，观察土样的回弹情况，记录回弹量。
8. 重复步骤5-7，直至达到最大压力等级。
9. 将实验数据整理成表格，进行计算分析。
九、实验过程1. 实验开始前，对实验仪器进行检查，确保其正常工作。
2. 按照实验步骤进行操作，记录实验数据。
3. 在实验过程中，注意观察土样的变形情况，确保实验数据准确可靠。
4. 实验结束后，对实验数据进行整理和分析。
固结试验指标
固结试验指标摘要：一、固结试验概述二、固结试验指标分类1.压缩指标2.渗透指标3.抗剪强度指标三、固结试验指标的应用1.土体性质分析2.地基设计3.工程质量检测正文：固结试验是研究土体在荷载作用下体积变形和强度变化规律的重要方法。
通过固结试验，我们可以获得一系列的试验指标，这些指标对于分析土体性质、设计地基以及评估工程质量具有重要的指导意义。
一、固结试验概述固结试验主要包括加载试验、卸载试验和等速加载试验。
试验过程中，测量土样在各级荷载下的压缩变形、孔隙压力和体积应变等参数，以研究土体在荷载作用下的应力-应变关系。
二、固结试验指标分类1.压缩指标：包括压缩系数、压缩模量、回弹模量等。
这些指标反映了土体在荷载作用下的压缩特性。
2.渗透指标：包括渗透系数、渗透模量等。
这些指标反映了土体在水分作用下的渗透特性。
3.抗剪强度指标：包括剪切强度、凝聚力、内摩擦角等。
这些指标反映了土体在剪切作用下的强度特性。
三、固结试验指标的应用1.土体性质分析：通过固结试验指标，可以判断土体的类型、固结程度、液化可能性等，为地基设计提供依据。
2.地基设计：根据固结试验指标，可以确定地基的承载力、压缩变形、渗透特性等，为建筑物的安全稳定提供保障。
3.工程质量检测：在工程建设过程中，通过对比实测固结试验指标与设计值，可以评估工程质量，为工程验收和运行维护提供依据。
总之，固结试验指标在土体工程领域具有广泛的应用价值。
通过对试验数据的分析和处理，可以更好地了解土体的性质和规律，为各类工程提供科学合理的设计和施工依据。
固结试验
固结试验一、试验目的测定试样在完全侧限与轴向排水条件下，变形和压力的关系或孔隙比与压力关系，变形和时间的关系，以便计算土的压缩系数、压缩指数、压缩模量等。
二、试验原理土在外荷载作用下，水和空气逐渐被挤出，土骨架颗粒之间相互挤密，封闭气体的体积缩小，从而引起土的固结变形。
三、试验方法1.快速固结法：规定试样在各级压力下的固结时间为1小时，仅在最后一级压力下除测记1小时的量表读数外，还应测读达压缩稳定时的量表读数，一般为24小时。
2.标准固结法：各级荷载以24小时为稳定标准，按照规定时间：6s、15s、1min、2min15s、4min、6min15s、9min、12 min 15s…….24h，至稳定为止。
读数计算沉降量。
四、仪器设备①三联固结仪；②环刀（高=2cm，面积=30cm2）、刮土刀、天平、秒表等。
五、试验步骤1.将环刀内侧涂上一层凡士林，刀刃相下放在土样上。
2.用刮土刀将环刀均匀压入土样，高出环刀上沿1-2mm为宜，然后用钢丝锯和刮土刀将土样两端刮平。
3.擦干净环刀外层称其质量，取贴近环刀的余土测含水率。
4.将土样放入固结容器内，试样上依次放置护环、滤纸、透水板、加压盖。
5.将固结容器放置于固结仪加压框中，安装百分表并施加1kPa预压力后百分表调零。
6.按照试验方案加初级荷载，加荷后按6s、15s、1min、2min15s、4min、6min15s、9min…时间顺序读数。
7.固结稳定后，施加下一级荷载并按上述时间读数直至加荷结束。
8.试验结束后，拆除试验，清理试验仪器。
六、成果整理1.计算公式1.试验记录表i 、i 、Es 公式：0(1)e 1s d w ρ+=- 2.71s d （其中取） 0001e e i i e h h +=-∆ 0h =20mm ，i h ∆为各级压力9min 读数之差。
11i i i i i e e a p p ++-=-1is ie E a +=3.判断土的压缩性。
土力学固结实验报告
土力学固结实验报告通过固结试验，研究土壤在施加一定固结应力下的固结变形规律，并获得土体的固结曲线和固结参数。
实验原理：土体的固结是指土体在外界荷载作用下体积发生减小的过程，主要包括剪切刚性、孔隙水压力变化和土壤框架应变变化。
固结曲线则描述土体固结程度的曲线。
固结参数主要包括固结压缩模量、固结指数和固结系数。
实验步骤：1.准备样品：采用孔隙比较大的细骨料和黏土，按一定比例混合制备试样。
2.装置试验仪器：将试样放入固结仪器中，仪器上设置有负荷框架、测量器等。
3.施加固结应力：根据试验要求，施加一定固结应力在试样上。
4.收集数据：记录不同应力下的固结变形和时间，并计算孔隙比和固结指数等参数。
5.绘制固结曲线：根据实验数据绘制固结曲线图，并进行数据分析。
实验结果及分析：通过实验观测和数据处理，得到如下结果：随着施加应力的增加，试样的体积逐渐减小，固结变形逐渐发展。
通过绘制固结曲线，可以得到固结指数和固结压缩模量等参数，进一步分析土壤的固结性质。
实验结论：1.土壤在受到一定固结应力作用下，会产生固结变形，体积缩小。
固结变形的程度与施加的应力大小有关。
2.通过绘制固结曲线和计算固结指数等参数，可以描述土壤的固结性质和压缩特性。
3.固结试验可以为土壤工程提供重要的参考数据，对土壤的固结特性和工程设计有一定的指导作用。
实验中可能存在的误差：1.试样制备过程中可能存在混合不均匀的情况，导致试样的固结性质不准确。
2.仪器的测量误差可能会对实验结果造成一定影响。
3.实验条件的限制和操作技巧的不熟练可能对实验结果产生一定的误差。
改进方案：1.在制备试样时，应尽量保证混合均匀，避免试样中存在明显的非均质性。
2.在使用仪器时，应校准并考虑测量误差，尽量减小误差对实验结果的影响。
3.在进行实验时，应加强操作技巧的培训，提高实验的准确性和可靠性。
总结：通过土力学固结实验，可以研究土壤的固结变形规律，获得固结曲线和固结参数，为土壤工程的设计和施工提供重要的参数和参考依据。
固结试验
七、固结试验（标准固结试验）基本原理土的压缩性是指土在压应力作用下发生压缩变形，体积被压缩变小的性能。
饱水土在压应力作用下，由于孔隙水的不断排出而引起的压缩过程称为渗透固结。
因此，饱水土的压缩试验亦称固结试验。
固结试验是将土样放在金属器内，在有侧限的条件下施加压力，观察土在不同压力下的压缩变形量，以测定土的压缩系数、压缩模量、压缩指数、固结系数、前期固结压力等有关压缩性指标，作为工程设计计算的依据。
1 本试验方法适用于饱和的粘土。
当只进行压缩时，允许用于非饱和土。
2 本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：1 固结容器：由环刀、护环、透水板、水槽、加压上盖组成1)环刀：内径为61．8mm和79．8mm，高度为20mm。
环刀应具有一定的刚度，内壁应保持较高的光洁度，宜涂一薄层硅脂或聚四氟乙烯。
2)透水板：氧化铝或不受腐蚀的金属材料制成，其渗透系数应大于试样的渗透系数。
用固定式容器时，顶部透水板直径应小于环刀内径O．2～O．5mm；用浮环式容器时上下端透水板直径相等，均应小于环刀内径。
2 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。
3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。
3 固结仪及加压设备应定期校准，并应作仪器变形校正曲线，具体操作见有关标准。
4 试样制备应按有关标准的规定进行。
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，应按有关标准步骤的规定进行抽气饱和。
5 固结试验应按下列步骤进行：(1) 在固结容器内放置护环、透水板和薄型滤纸，将带有试样的环刀装入护环内，放上导环、试样上依次放上薄型滤纸、透水板和加压上盖，并将固结容器置于加压框架正中，使加压上盖与加压框架中心对准，安装百分表或位移传感器。
注：滤纸和透水板的湿度应接近试样的湿度。
固结试验方法
固结试验方法1、在切好土样的环刀外壁涂一薄层凡士林，然后将刀口向下放入护环内。
2、将底板放入容器内，底板上放透水石和薄型滤纸，借助提环螺丝将土样环刀及护环放入容器中，土样上面依次放上薄型滤纸、透水石和加压上盖，然后放下加压导环和传压活塞，使各部密切接触，保持平稳。
3、将压缩容器置于加压框架正中，密合传压活塞及横梁，预加1.0Kpa压力，使固结仪各部份紧密接触，装好百分表，并调整读数至零。
4、去掉预压荷载，立即加第一级荷载。
加砝码时应壁免冲击和摇晃，在加上砝码的同时，立即开动秒表。
荷载等级一般规定为50kpa、100kpa、300kpa和400kpa。
有时可以根据土的软硬程度。
第一级荷载可考虑用25kpa加荷后经常观看杠杆的情况或根据需要可逆时针方向旋转手轮调节升降杆，保持杠杆平衡。
5、如系饱和试样，则在施加第一级荷载后，立即向容器中注水至满。
如系非饱和试样，须以湿棉纱围住上下透水面四周，避免水份蒸发。
6、如需确定原状土的先期固结压力时，荷载率宜小于1，可采用0.5或0.25倍，施加的压力应使测得的e-lgP曲线下端出现直线段。
7、如需测定沉降速率，固结系数等指标，一般按15S、1min、2min、4min、6min、9min、12min、16min、20min、25min、30min、36min、49min、64min、100min、200min、400min、23h、24h，至稳定为止。
当不需测定沉降速度时，则施加每级压力后24h，测记试样高度变化作为稳定标准，当试样渗透系数在于10-5cm/S时，允许以主固结完成作为相对稳定标准。
按此步骤逐级加压至试验结束。
（注：测定沉降速率仅适用于饱和土）8、试验结束后拆除仪器，小心取出完整土样，称其质量，并测定其终结含水量（如不需测定试验后的饱和度，则不必测定终结含水量），并将仪器洗干净。
9、试验结束后，登记仪器使用记录。
中国水利水电第十六工程局有限公司中心实验室二O一三年九月。
固结试验
5．如系饱和试样，则在施加第一级荷载 后，立即向容器中注水至满。 如系非饱
和试样，须以湿棉纱围住上下透水面四周， 以免水分蒸发。
6．如需确定原状土的先期固结压力时， 荷载率宜小于1，可采用0.5或0.25倍，最 后一级荷载应大于1000 KPa,使—曲线下 端出现直线段。
7．如须测定沉降速度、固结系数等指标， 一般按 15s,1min,2min15s,4min,6min15s,9min,1 2min15s,16min,20min15s,25min,30min1 5s,36min,49min,64min,100min,200min,4 00min,23h,24h,直至稳定为止。
试验结果整理
.1、按下式计算试验前土样的孔隙比：
e0
s 1 1
0
2、按下式计算各级荷载压缩稳定后，单 位沉降量：
si
hi h0
1000mm/ m
3、按下式计算各级荷载下变形稳定后的 孔隙比：
ei e0
hi h0
1
e0
3绘制压缩曲线。 4按下式计算某一荷载范围的压缩系数:
3．将压缩容器置于加压框架正中，密合传压 活塞及横梁。预加1.0KPa压力，使固结仪各部 分紧密接触，装好百分试表，并调整读数至零。
4．去掉预压荷载，立即加第一级荷载，加砝 码时应避免冲击和摇晃，在加砝码的同时立即 开动秒表。 荷载等级一般规定为50 KPa、100 KPa、200 KPa、300 KPa、400 KPa。有时可 以根据土的软硬程度，第一级荷载可考虑用25
3. 擦净环刀外壁，称环刀与土总质量，准 确至0.1g，并取环刀两面修下的土样测定 含水量。若试样需要饱和时，应进行抽气 饱和。
固结试验资料
固结试验固结试验是土力学中常用的试验方法之一，用于研究土壤在加载过程中的变形特性。
固结试验通过施加不同的压力载荷，观察土壤在不同固结应力下的压缩变形情况，从而了解土壤的固结性质和压缩特征。
1.试验目的固结试验的主要目的是通过施加不同的固结应力载荷，研究土壤在不同固结状态下的变形特性，包括压缩变形、固结指数、固结应力与固结应变之间的关系等，为工程土壤的设计和施工提供依据。
2.试验原理固结试验主要包括一维固结试验和三维固结试验两种。
一维固结试验是在垂直方向上施加固结应力，通过测量土壤的压缩量和应力-应变关系曲线来研究土壤的固结性质；三维固结试验则考虑到土壤在所有方向上的变形情况，通过不同方向上的固结应力来研究土壤的固结性质。
3.试验装置固结试验需要专门的试验装置，一般包括固结箱、压实器、变形测量仪器等。
固结箱用于放置土样，通过压实器施加固结应力；变形测量仪器用于测量土壤的压缩变形情况。
4.试验步骤进行固结试验的步骤如下：1.准备土样：选取代表性的土样，进行标准湿度和密实度处理。
2.校准仪器：校准压实器和变形测量仪器。
3.放置土样：将土样放入固结箱中并进行初次压实。
4.施加固结应力：施加不同的固结应力载荷，记录相应的变形数据。
5.测量变形：使用变形测量仪器测量土壤的变形情况。
6.分析结果：根据实验数据，绘制应力-应变曲线，计算固结指数等参数。
5.试验结果分析通过固结试验获得的结果可以分析土壤的固结特性、固结指数、固结应力与固结应变的关系等。
这些数据对于土壤工程设计和施工具有重要意义，能够帮助工程师更好地选择合适的土壤和施工方法。
6.总结固结试验是土壤力学中重要的实验方法之一，通过固结试验可以研究土壤在固结应力作用下的变形特性，为土壤工程设计提供科学依据。
在进行固结试验时，需要严格按照试验步骤操作，并对实验数据进行仔细分析，以确保实验结果的准确性和可靠性。
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的全过程，称为土 的固结。
工程实例
左部：1709年 右部：1622年 地基：20多米厚粘土
问题： 沉降2.2米，且左 右两部分存在明显 的沉降差。左侧建 筑物于1969年加固
墨西哥某宫殿
工程实例
Kiss
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
三、试样的制备
一、准备程序 １.土样描述：如颜色、初步分类、气味、杂物等。如有 需要，拌匀后测定土样含水率。拌匀的方法可采用将土放 于橡皮板上用木碾或碎土器碾散（切勿压碎颗粒）。对配 制含水率的土样，可先风干或烘干后碾散；
2.土样过筛：据试验所需试样数量，将碾散后土样过筛。 用于物理性试验（如液限、塑限等试验）的土样需过 0.5mm筛；力学性质试验用土样需过2mm筛；击实试验 土样需过5mm筛。过筛后土样，取筛下土用四分法或分 砂器，取出足够数量的代表性试验用土，分别装入玻璃缸 内，贴上标签；以备试验之用。对风干土，需测定风干含 水率。
室内压缩试验： 单向压缩试验
三轴压缩试验： 原位试验：载荷试验
真三轴 12 3
常规三轴 12 3
1、实验目的与原理
压缩试验的目的是获得土体体积的变化与所受外力的 关系，在一维模型中，用压缩曲线来表示。在e～p曲线 上，可得到压缩系数av，在ｅ～lgp曲线上可得压缩指数 Cc、回弹指数Cs。
固结试验的目的是获得在一定大小的外力作用下土体 体积的变化与外力作用时间的关系，在 一维固结模型中， 采用太沙基一维固结理论描述时，为压缩量与时间的关系， 得到固结系数 Cv。
中压三联固结仪 碟式饱和器
电子天平 修土刀
鼓风干燥箱
内径61.8mm环刀
铝盒
钢丝锯
试样制备仪器
１．分析筛：孔径5、2、0.5mm； ２．洗筛：孔径0.1mm或0.075mm； ３．台秤：称量10~40kg ４．天平：称量1000g，感量0.1g；称量200g，感量0.01g；
５．碎土器、击实器、饱和器； ６．抽气机（附真空压力表）； ７．其它：烘箱、干燥器、保湿器、研钵、木锤、木碾、橡 皮板、玻璃瓶、玻璃缸、修土刀、钢丝锯、凡士林、土样及 试样标签等。
一维固结压缩实验
主讲：肖 斌
主要内容
1、 实验目的和原理 2、 实验的操作
2.1 试样制备 2.3 实验步骤 3、 实验注意事项
引言 一、基本概念
土的压缩性(compressibility)：是指土在压力作用下体积缩小的
特性。 •固体土颗粒被压缩； •土中水及封闭气体被压缩； •水和气从孔隙中被挤出；
高度
H
p1
体积
e 1V s
高度
S
H' Vs
p1
p 1 体积
e 2V s
Vs
Se1e2 HeH 1e1 1e1
e2 e1HS 1e1
一般压缩固结仪有杠杆式、磅秤式、气压式三 种。杠杆式压缩仪是用砝码通过杠杆加压，压力仅 为0.4～0.6MPa，基本上能满足一般工程要求，且 数台仪器可装在一个试验台架上, 占地面积小，便于 管理，目前被广泛采用。磅秤式压缩仪是通过带有 加压框架的磅秤施加压力 , 仪器压力可达5Mpa，适 用于较大工程，可以用来测定压缩指数和前期固结 压力、固结系数等指标。气压式压缩仪是通过空气 压缩机来施加压力的，加压范围大，适用于各类工 程。
4.制备试样或试验前测定土样含水率，要求实测含水率与 制备含水率差值不超过±1％；
5.当用不同土层的土制备混合土样时，先按预定比例计算 规定配合比时各种土的比例，然后按上述制备扰动土样的 方法制备混合土样；
6.对砂及砂砾土，按四分法或分砂器得到足够的代表性土
样作颗粒分析。其它土样过5mm筛，筛上土和筛下土分
工程实例
地基的沉降及不均匀沉降
（墨西哥城）
意大利比萨斜塔
工程实例
基坑开挖，引起阳台裂缝
工程实例
新建筑引起原有建筑物开裂
工程实例
高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除
工程实例
建 筑 物 立 面 高 差 过 大
研究土的压缩性的实验方法
压缩试验：研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法称为
压缩试验，室内试验简单方便，费用较低；
▪ （2）快速压缩：在各级压力下，压缩时间规定 为1h，仅在最后一级压力下，除测记1h变形量外， 还需测读达到稳定标准(24h)时的变形量。在整理 资料时，根据最后一级变形量，校正前几级压力
下的变形量。当试验要求精度不高时，可采用快 速压缩法。
二、实验仪器设备
▪ 主要设备：固结仪，如下图所示：
▪ 其他：环刀（面积50cm2、高2cm）、天平、测微 表、秒表、烘箱、修土刀、称量盒、滤纸等。
三、原状土试样制备
1.小心开启原状土样包装，整平土样两端。按试验要求切 取试样。切样时环刀与土样要密合，同一组试样必须为同 种土，且试样间密度相差不超过0.03g/cm3，含水率相差 不超过2% 2.切样过程中对土样进行描述：层次、颜色、初步定名、 杂质、气味、均匀性、是否含有机质和有无裂缝等；
3.为配制一定含水率的土样：取过筛后的风干土1~5kg， 测量风干含水率w0，设需配制成含水率为w1的土样备用， 则需加水质量为：
mw10m .0 0 w 100.01 w 1w0
mw—制备试样所需要的加水量g；m0—风干土的质 量g。
加水前，将土样平铺在不吸水的盘内，计算出的需加 水量，静置一段时间，拌和均匀后密封装入玻璃缸内盖紧， 湿润一昼夜后备用；
别储存作不同试验。
二、扰动土样和试样制备
ρd
Hale Waihona Puke ms V1.根据工程设计要求，将扰动土制备成需要的试样，用于 进行湿化、膨胀、渗透、压缩、剪切等试验用；
2. 试样制备数量视需要而定，一般应多制1～2个试样备用， 平行试验或一组内的试样干密度、含水率与制备标准之差 分别要求在0.02g/cm3和±1%的范围内；
压缩固结试验中，后一级压力的施加均是在前 一级荷载下压缩达到稳定后施加的，但所谓稳定是 相对的，按照稳定标准的不同，通常将固结试验分 为两类。
▪ （1）稳定压缩：每级压力下持续24h为压缩稳 定标准；测记试样高度变化后，即可施加下级压
力。这是各类规范的常规标准。对某些渗透系数 大于10-5cm/s的粘性土，以1h内试样变形量不大 于0.005mm作为相对稳定标准，结果能够满足工 程要求。