发布时间 : 星期六 文章土工实验指导书更新完毕开始阅读453e28dffad6195f302ba689
6 压缩试验
土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。其压缩量的大小与土样上所施加的荷重大小和土样的性质有关，如在相同的荷重下，软土的压缩量就大。而坚密土的压缩量就小。又如在同一个土样的情况下，压缩量随着荷重的加大而增加。那么，在外力作用下为什么会引起土体的压缩?这是因为在荷载作用下，土体产生下面三种变形：（1）土体本身的压缩；（2）土体孔隙中的水和空气的压缩；（3）土孔隙中的水和空气被挤出。土的颗粒互相靠拢。孔隙体积变小。实际上，土体和水本身的压缩量很小，可以忽略不计。所以土体的压缩通常是指土体在某一外力作用下，其孔隙体积变小的现象。
压缩试验的目的就是测定一般粘性土在外侧限条件下受荷的稳定压缩量及固结过程。绘制孔隙比与压力之间的关系曲线——压缩曲线。从而确定压缩系数?1?2，压缩模量Es。为评价土的压缩性及为计算建筑物的沉降量提供必要的资料。 压缩试验目前通常采用单向压缩仪。土样是放在不能发生侧向变形的压缩环内。在垂直压力作用下，只可能发生垂直方向的变形。因此试验中只要测出应压力下的垂直变形。即可求得孔隙比与压力的系数。一般的可在同一种土样上，施加不同的荷重，荷重分级不宜过大。可依土的软硬程度及工程情况取为0.125、0.25、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、6.0、8.0、kg／cm2等。最后一级荷重应大于土层的计算压力的1—2kz／cm2。这样使可测得不同的压缩量。从而可以算出相应荷重时的土样孔隙比。 设土样的初始高为H0。则H=H0—S，S为外力P作用下土样压缩稳定后的变形量。根据孔隙比的定义。假设土粒体积为VS=1，则土样孔隙体积Vv在受压前就相应与初始孔隙比eo，在受压后，柏应于孔隙比e。为求土样压缩稳定后的孔隙比e，利用受压前后土样体积不变横截面积不变的两个条件，得
即：e?e0?S?1?e0? H0式中： e0?ds?1?w??w?0?1
ds、w、?0分别为土样比重、土样初始含水率和初始密度 H0——土样初始高度
因此试验时只需测出S即可求得e。 1．仪器设备
固结仪（或称压缩仪、渗压仪）、杆杠式加压设备、测微表、秒表、天平及切土刀、大铝盒、滤纸、凡士林等。
2．试验步骤：
（1）用环刀切取土样。环刀要边削土边压入。用力要均匀，速度要适宜。以免将土样揉碎。如果所取的土样是原状土样。则压入时应使受荷方向与天然土样受荷方向一致。当整个环刀压入土样后，将上下面削平。将外壁擦净后称重。并测定该土样的含水率及比重。
（2）将渗压环套上透水石后放入固结仪中，面上放一张湿润的滤纸。而后将带有土样的环刀压入渗压环中，并在土样表面放湿润滤纸一张后再依次加上透水石、加压活塞和传压块。
（3）采用杆杠式加压设备加荷。先检查各部连接处是否转动灵活然后将固结仪放入框架内。使横梁压帽的弧圆中心与传压块接触。插入活塞杆装上测微表。使测微表侧杆与活塞杆顶面接触。使扛杆水平。上述步骤完成后，即可加载。先直接加第一级荷载，使土样承受50kPa的压力。在加上压力的同时，开动秒表，分别在1、2、3、5、10、15分钟等记录测微表读数。直到稳定。再依次逐级加荷100kPa、200kPa、300kPa。测定变形量直到稳定为止。一般读到15分钟即假定一级变形已经稳定。在最后一级荷重达到稳定并读得变形数后，即可松开测微表，卸除全部荷重、拆开固结仪，清除土样。
3．试验记录与计算
（1）计算试样的原始孔隙比eo精确到小数点后三位） （2）试样中的土粒净高HS计算：
HS?H0 1?e0式中：H0——环刀高度。20mm
（3）在某一荷重下压缩稳定后试样的孔隙比：
e?H?1 HS
式中：H——试样原始高度与各级荷重下稳定后变形量S之差。即
H?H0???H1??H2?。所以，H即为在某荷重下压缩稳定后试样的高度。
?H1——在同一荷重下试样和仪器的总变形量。即等于加第一级荷重前预压调
整时的测微表起始读数（mm）与在某级荷重下压缩稳定后测微表的读数（mm）之差。
（mm） ?H2——在同一荷重的仪器的变形量。
（4）以压力P为横坐标，和与之相应的孔隙比e为纵坐标，绘制e——p曲线。并求出P1=100kPa，P2=200kPa时的压缩系数?1?2以及压缩模量时ES。并判别土的压缩性。
4．注意事项
（1）在每级的加荷过程中，要调节升降杆使杠杆始终保持水平位置，因此，在试验之前，应将手轮顺时钟旋转到初始位置，即旋不动为止，千万不能硬旋，以免损坏仪器。
（2）在压缩过程中，如发现杠杆不在水平位置，则可以逆时针转动手轮。以保杠杆水平。
思 考 题
为什么要研究土的压缩性?进行压缩试验的主要目的是什么?为此需取得哪些技术数据?
7 直接剪切试验
直接剪切试验是测定土样的抗剪强度指标的一种常用方法。通常采用四个试样，分别在不同的垂直压力下，分别施加水平剪切力进行剪切，求得破坏时的剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标c和?。
本试验使用应变控制式直剪仪。可根据实际情况选用快剪、固结快剪、慢剪三种方法。
1．仪器设备
（1）应变控制直剪仪（如图）仪器主要部件有：
a．剪切盒
剪切盒分上下两盒（附一个传压缩及两个透水石）。上盒一端顶在量力环的一端，下盒与底座连接，底座放在两条轨道滚珠上，可以移动。
b．加力及量测设备
垂直荷重：通过杠杆（1：10）放砝来施加。
水平荷重：通过旋转手轮推进螺杆顶压下盒来施加，荷重大小，从量力环的变形间接求出。
（2）环刀：内径61.8mm（面积30.0cm2），高度20mm。 （3）测微表（百分表）：最大量程10mm，分度值为0.01m。 （4）其它：秒表、天平、烘箱、修土刀、推土器等。 2．操作步骤
（1）将试样表面削平，用环刀切取试样，称环刀加湿土重，测出密度，四块式样的密度误差不得超过0.03g／cm3。
（2）将剪切盒内壁擦净，上下盒口对准，插入固定销，使上下盒固定在一起，不能相对移动、在下盒透水石上放一张滤纸。
（3）将带试样的环刀平口向下，对准上盒盒口放好，在试样上面顺序放滤纸和透水石，然后用推土器将试样平稳推入上下盒中，移去环刀。
（4）顺次放上透水石、传压板和钢珠，按规定加垂直荷重（一般一组四次试验，建议采用100，200，300，400kPa）。
（5）按顺时针徐徐转动手轮至上盒前端的钢珠刚好与量力环接触（即量力环内