固结压缩试验表
标准固结试验记录
记录编号试验日期
（1） 试验记录
试样面积cm2颗粒密度 g/cm3 初始孔隙比试验前试样高度 cm
试验前试样密度 g/cm3试验前试样含水率 %
试验后试样密度 g/cm3 试验后试样含水率 %
压力（kPa）
经过时间
P= P= P= P=
百分表读数（mm） 百分表读数（mm） 百分表读数（mm） 百分表 读数
（mm）
0
6s
15s
1min
2.25min
4min
6.25min
9min
12.25min
16min
20.25min
25min
30.25min
36min
42.25min
49min
64min
100min
200min
400min
23h
24h
总变形量（mm）
仪器变形量（mm）
试样总变形量（mm）
（2） 试验结果计算
加压 历时 压力 pi （kPa） 试样总变形量ΣΔhi （mm） 压缩后的试样高度hi=h0-ΣΔhi（mm） 孔隙比 ei=［h
i
（1+e0）/h0］
-1
压缩系数αv=（ei-ei+1）/（pi+1-pi）（MPa-1） 压缩模量Es=（1+ei）/αv （MPa） 排水
距离 hp=（hi + hi+1）/4 （cm） 固结系数
Cv
（cm2/s）
Cv=［0.848（hp）2］/t90或Cv=［0.197（hp）2］/t50
12h快速固结和1h快速压缩试验记录
记录编号试验日期
试验方法 12h快速固结试验（）1h快速压缩试验（）
修正方法 K值修正法（）次固结增量修正法（）
试样初始高度 mm 试样面积 cm2 试样初始孔隙比试样初始密度 g/cm
3
试样初始含水率 % 颗粒密度 g/cm3 校正系数K=（hn）T/（hn）t=
加压时间 压力（kPa） 总变 形量 （mm） 仪器 变形量 （mm） 试样总变形量Δhi（mm） 修正后变形量Δh（mm） 固结（压缩）后试样高度h（mm） 修正后孔隙比ei 压缩系数
（MPa-1）
压缩
模量
（MPa）
稳定
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。
土的压缩性
压缩系数
土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比
值e
e0
利用单位压力增量所
e1 △e M1
e2
△p
M2
p1e-p曲线p2
引起得孔隙比改变表 征土的压缩性高低
a de dp
p
在压缩曲线中，实 际采用割线斜率表 示土的压缩性
ae＝e1 e2 p p2 p113
《规范》用p1＝100kPa、 p2＝200kPa
3
饱和土
土的固结（压密）
土的压缩量随时间增长的过程 在 外力作用下，孔隙水排出，土体密实，土 的抗剪强度提高
粘性土固结问题
实质是研究孔隙水压力消散 有效应力增长的全过程理论问题4
室内压缩（固结）试验 土的压缩性指标由
现场测试
5
§ 5.2固结试验及压缩性指标
研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称 固结试验
体积压缩系数m v 土在侧限条件下体积应变与竖向附加压应力增量的比值
m v=
e1-e2
H
1+e1 p
=
H1 P
m v=
1
a
=
ES
1+e1
m v越大土的压缩性越高
20
5.2.4回弹曲线和再压缩曲线
e
e
e0 a
残余 变形 ep
压缩曲线
c
弹性 变形
ee
再压缩曲线 b
回弹曲线
d
H0 H0/(1+e0)
8
Vv＝e0 Vs＝1
H1
s
p Vv＝e Vs＝1
H0 - H1＝s
H1/(1+e)
H0 H0/(1+e0)
土的压缩性和固结理论
1. 土的压缩模量
又称侧限压缩模量，土在完全侧限条件下压力增量与相应的竖向应变
增量之比值。
土的压缩模量Es与土的压缩系数a有以下关系：
Es
1 e1 a
（5-5）
a、e1意义同式（5-3）。 e1有时候也写为e0 。
通常还采用压力间隔 p1=100kPa，p2=200 kPa 所得的压缩模量 Es(1-2)来
精选ppt
5.2 土的压缩特性
从微观上看，土体受压力作用后，土颗粒在压缩过程中不断调整位 置，重新排列压紧，直至达到新的平衡和稳定状态。 土的压缩性指标有：压缩系数a 或压缩指数Cc、压缩模量Es 和变形模量E0。 土压缩性指标可通过室内和现场试验来测定。 试验条件与地基土的应力历史和实际受荷状态越接近，测得 的指标就越可靠。 一般用室内压缩试验测定土的压缩性指标。这种试验简便经 济实用。
可见，土的压缩系数越大，土的压缩模量就越小。故Es越 小，则土的压缩性越高。
精选ppt
2. 体积压缩系数
体积压缩系数mv：土在完全侧限条件下体积应变增量与压
力增量之比，即：
mv
z
p
1 Es
a 1e1
（5-6）
mv ——土的体积压缩系数（又称侧限体积压缩系数）， kPa-1或 MPa-1；
z ——对应于压力增量 p 的土的体积应变增量 (在侧限
表5-1 土的压缩性评定标准
压缩系数a1-2 （MPa-1）
压缩指数Cc
土的压缩性
≥0.5
>0.4
高压缩性
0.1~0.5
0.2~0.4
中压缩性
≤0.1
<0.2
低压缩性
精选ppt
土的压缩指数
固结试验常规法与快速法对比
固结试验常规法与快速法对比前言固结试验是土工试验的常规试验之一，用来测定土的压缩性指标，利用这些指标来计算基础的沉降量。
由于市场的需要，拟建建筑物越建越高，现在的固结试验只做常规压缩已经不能满足工程的需要，高压是我们经常需要的做的。
为了快速测定压缩性指标，提高工作效率，我们常用快速法来测定。
现在我们取20组各种不同深度土质均匀的土样，进行常规法固结试验与快速法固结试验平行对比，以确定快速法是否适用。
土的压缩土体在压力作用下体积减小的性质，称为土的压缩性，土体体积缩小包括三个方面：(1)土颗粒本身的压缩；(2)土孔隙水中的水体及封闭在孔隙中的气泡的压缩；(3)土颗粒相对位移，土中水及气体从孔隙中向外排出，从而使土体体积减小。
由于土颗粒及孔隙水的体积压缩变形量很微小，可以忽略不计，所以可将土体压缩看做是土中孔隙体积的减小。
孔隙中水和气体向外排出要有一个时间过程。
因此土的压缩亦要经过一段时间才能完成。
我们把土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。
试验室测定土的压缩性的主要装置为固结仪。
试验过程大致为：用金属环刀切取原状土样，然后将土样连同环刀放入圆筒形压缩容器的刚性护环内。
在土样上下各放置一块透水石，以便土样受压后排出的水流出。
试样的侧向限制是由环刀和刚性护环完成的。
试样装好后，逐级加荷，每一级荷载作用下将土样压至稳定得到△hi后，再加下一级荷载。
在这种仪器中进行试验，由于试样不可能产生侧向变形，只有竖向压缩。
于是，我们把这种条件下的压缩试验称为单向压缩试验或侧限压缩试验。
土的压缩是由于孔隙体积的减小，所以土的变形常用孔隙比ｅ表示。
1、按下式计算初始孔隙化：2、计算各级荷重下变形稳定后的也隙比：3、计算各级荷得下的压缩系数：4、计算各级及荷重范围内的压缩横量：式中：——初始空隙比——土粒密度（比重）g/cm3——试样初始密度（容重）g/cm3——试样初始含水量%——试样初始高度（mm）△hi——某一级荷重下土样变形量（mm）——某一级荷重下的孔隙比——压缩系数（KPa-1）——某一级荷重值（KPa）——压缩模量（KPa）以压力P为x轴，孔隙比e为y轴绘制压缩曲线常规法与快速法的区别常规法与快速法的区别为稳定标准不同：固结试验常规法稳定标准（GB/T 50123-1999）施加每级压力后，每小时变形达0.01mm时，测定试样高度变化作为稳定标准。
土力学第五章土的压缩性
5.2 固结试验及压缩性指标
土力学
5.2.1
固结试验和压缩曲线
5.2.2
土的压缩系数和压缩指数
5.2.3
土的压缩模量和体积压缩系数
5.2.4
回弹曲线和再压缩曲线
天津城市建设学院土木系岩土教研室
5.2.2
土的压缩系数和压缩指数
土力学
土的压缩系数：土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压力增 量的比值，即e-p曲线中某一压力段的割线斜率。 e e0 利用单位压力增量所引起得孔 e1 e2 M1
e1 e2 斜率Cc lg p2 lg p1
e-lgp曲线后压力段接近直线，
其斜率Cc为：
e1 e2 Cc e / lg( p2 / p1 ) lg p2 lg p1
同压缩系数一样，压缩指数Cc 值越大，土的压缩性越高。低 压缩性土的Cc值一般小于0.2， Cc值大于0.4为高压缩性土。
第5章 土的压缩性
土力学
5.1
5.2 5.3 5.4 5.5
概述
固结试验及压缩性指标 应力历史对压缩性的影响
土的变形模量
土的弹性模量
天津城市建设学院土木系岩土教研室
第5章 土的压缩性
土力学
5.1
5.2 5.3 5.4 5.5
概述
固结试验及压缩性指标 应力历史对压缩性的影响
土的变形模量
土的弹性模量
天津城市建设学院土木系岩土教研室
天津城市建设学院土木系岩土教研室
第5章 土的压缩性
土力学
5.1
5.2 5.3 5.4 5.5
概述
固结试验及压缩性指标 应力历史对压缩性的影响
土的变形模量
固结实验报告结论
一、实验目的本实验旨在通过土的固结试验，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，为计算分析土的变形特性提供依据。
二、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。
三、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。
四、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。
五、实验结果与分析1. 压缩系数（a）：根据实验数据，计算得出土的压缩系数为0.01mm2/kg。
2. 压缩模量（Es）：根据实验数据，计算得出土的压缩模量为30MPa。
3. 体积压缩系数（aV）：根据实验数据，计算得出土的体积压缩系数为0.01mm2/kg。
4. 压缩指数（Cc）：根据实验数据，计算得出土的压缩指数为0.2。
5. 回弹指数（Cr）：根据实验数据，计算得出土的回弹指数为0.1。
6. 竖向固结系数（cv）：根据实验数据，计算得出土的竖向固结系数为0.01mm2/kg。
7. 水平向固结系数（ch）：根据实验数据，计算得出土的水平向固结系数为0.005mm2/kg。
8. 先期固结压力（Pc）：根据实验数据，计算得出土的先期固结压力为0.5MPa。
土的压缩模量
e - logp曲线后段直线段的斜率
Cc
lg
e1 - e2 p2 - lg
p1
压缩指数Cc 越大，
土的压缩性越大。
Cc 0.2低压缩性土 Cc 0.4高压缩性土
粘性土的Cc值一般在0.1—1.0之间
5E .2h p固 u2i2结实验及压缩性指标
5.2.3 土的压缩模量和体积压缩指数
1、土的压缩模量：侧限条件，竖向附加应力/竖向应 变
5 土的压缩性
§5.2 固结实验及压缩性指标
5.2.1 固结试验和压缩曲线 压缩：
土在压力作用下，体积缩小的现象。
固结： 饱和土压缩的过程称为固结；土中水体 积缩小的过程，饱和土排水过程；
5.2 固结实验及压缩性指标
5.2.1 固结试验和压缩曲线（侧限条件）
压缩性测试
室内试验
室外试验
侧限压缩、三轴压缩等 载荷试验、旁压试验等
e3
t
5.2 固结实验及压缩性指标
5.2.1 固结试验和压缩曲线
高度之比等于 体积之比
∵压缩前后Vs、A均不变
∴有：
（5-1）a
（5-1）b
（5-1）c
式中: e0=ds（1+ω0)(ρw/ρ0)-1
初始密度
❖压缩曲线是室内压缩实验的成果，它是土的孔隙比e与所受压力 P的关系曲线。 ❖加荷速率和稳定标准等参阅“试验规程”或“试验指导书”
Es=△p/ε---------（1）。同5.2.1推导
H2/H1=(1+e2)/(1+e1) （H2-H1）/H1=(1+e2-1-e1)/(1+e1) （H1-H2）/H1=(e1-e2)/(1+e1)
ε= △ H/H1 =(e1-e2)/(1+e1) 代入（1），有Es=△p*(1+e1)/ (e1-e2）= (1+e1)/a a= △e/ △ p
固结实验
实训六固结试验一、实训时间与课时二、实训名称与内容1、固结实验2、固结实验是将天然状态下的原状土或人工制备的扰动土，制备成一定规格土样，然后置于固结仪内，在不同荷载和在完全侧限条件下测定土的压缩变形。
三、实训目的与要求1、试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下，变形和压力或孔隙比E等指标。
和压力的关系，绘制压缩曲线，以便计算土的压缩系数 、压缩模量s2、通过各项压缩性指标，可以分析、判断土的压缩特性和天然土层的固结状态，计算土工建筑物及地基的沉降等。
四、实训场地、仪器与设备1、实训楼土工实训室2、固结仪；环刀:面积30cm2，高2cm；天平；测微表；秒表；烘箱；修土刀；称量盒；滤纸等。
五、实训步骤与方法1、实训步骤（1）根据工程要求，用环刀（50cm3）切取试样备用，并测出土样的密度、含水量、和比重。
(参见前面的试验)（2）把下护环和大的透水石放入固结容器，并放上一张滤纸。
（3）将带有环刀的试样，刃口向下小心地装入压缩容器的下护环内。
（4）再套入上护环，放上滤纸和稍小的透水石，最后放上加压盖。
（5）轻抬杠杆，将装好试样的压缩容器放在加压台的正中，使加压横梁的凹槽与加压盖的钢珠紧密结合，然后装上测微表（百分表），并预调百分表大于6mm以上，并检查表是否灵敏和垂直。
（学生在试验前应熟悉测微表如何读数。
）（6）在砝码吊盘上加相当于试样受压约为1kPa的预压荷载，使固结仪的各部分接触良好，并调平加压杠杆，然后调整测微表，使其大指针归零。
（7）卸去预压荷载，施加第一级荷载，其大小可视土的软硬程度或工程情况一般采用25、50、100、200、300、400 kPa ，或按设计要求，模拟实际加荷情况进行调整。
（8）在加荷同时开动秒表计时，按规定的时间读数，做完一级，再加下一级荷载，直至全部荷载完成。
在试验过程中，应始终保持加压杠杆的平衡。
（9）试验结束后，迅速拆去测微表，卸除砝码，取出环刀，把仪器擦干净。
软粘土次固结系数与固结压力、含水量的关系
在三维应力边界条件下，饱和土体地基受荷载作用后产生的总沉降量可以看 作由三部分组成：瞬时沉降、主固结沉降、次固结沉降。 对于坚硬土或者超固结 土，土体的次固结沉降相对较小，可以忽略不计，但对于软粘土次固结沉降是非 常重要的。
我国的软土在沿海地区分布十分广泛，这些软土基本都是第四纪以来形成的 淤泥、淤泥质土，表现为含水率高、孔隙比大、压缩性高、承载力低，它们有着 显著的次固结特性。土体的变形是工程设计施工过程中需要重要考虑的因素之一， 在工民建、道路、港口码头等工程的建设中，经常会遇到软粘土地基，软粘土的 次固结沉降计算是非常重要的，而软粘土的次固结变形通常用次固结系数来描述， 因此次固结系数是计算软土地基沉降的重要参数。
表 1 试样物理指标
Table 1 Physical property of samples
含水率
土样编号 深度(m)
比重
(%)
湿密度
饱和度 液限
孔隙比
塑限(%)
(g/cm3)
(%) (%)
土样 1 8.7-9.5 77.2 2.72 1.52 2.171 96.7 72.3 26.0
土样 3 8.0-8.6 84.9 2.72 1.52 2.309 100.0 80.7 33.9
2.1 次固结系数与固结压力的关系 次固结系数的定义式中没有反应出次固结系数与固结有关系，而且实际使用
中通常认为次固结系数为一个常数，而我们从上图可以看出，次固结系数并非一 个常数，而是一个变量，是与固结压力密切相关的。 因此计算土体的次固结沉降 时应选用相应固结压力下的次固结系数。 2.2 次固结系数与应力历史的关系
根据试验结果可知，土样 1 在固结压力为 75 kPa 时次固结系数最大，土样 2 也在固结压力为 75 kPa 时次固结系数最大，土样 3 在固结压力 200 kPa 时次固结 系数最大。
土力学_第5章(固结与压缩)
P0 P H
③计算地基中自重应力σsz分布
不排水
孔隙水压力
孔隙水压力
（五）三轴压缩试验成果—应力--应变关系
1 3
(1 3 ) y
1 3
f
E
1
b c
②-超固结土或密实砂 b ③-正常固结土或松砂
①-理想弹塑性
a O
b点为峰值强度
土 的 本 构 模 型
线弹性-理想塑性 1 3 1 2
1
应变硬化段
应变软化段
C
s
p
lg '
（五）三轴压缩试验
三轴试验测定： 轴向应变 轴向应力 体应变或孔隙水压力
轴向加压杆 顶帽
压力室
试 样
有机玻璃罩 橡皮膜 加压进水
类型 固结排水 施加σ3时 固结
透水石 排水管
量测体应变或 孔隙水压力
阀门
施加σ1-σ3时 排水
量 测 体应变
固结不排水
不固结不排水
固结
不固结
不排水
将地基分成若干层，认为整个地基 的最终沉降量为各层沉降量之和。
n n
o
s si i H i
i 1 i 1
ΔS1 ΔS2 ΔS3 ΔS4 Δ Si ΔSn
i第i层土的
压缩应变
z v
e e1 e2 1 e1 1 e1
z
取基底中心点下的附加应力进行计算，以基底中点的沉降代
400
e-p曲线
p(kPa)
（σ'）
Δp
（σ'）
p(kPa)
Δ p相等而 ΔeA> ΔeB,所以曲线A的压缩性 ＞曲线B的压缩性