(3)测定含水量:以每秒两转的速度转动摇柄,使铜碟反复起落,坠 击于底座上,数记击数,直至槽底两边试样的合拢长度为13mm时,记录击数,并在槽的两边取试样不应少于己于10g,放入称量盒,测定含水量。
(4)将加入不同水量的试样,重复(2)、(3)进行试验。试样宜为4~5个。槽底试样合拢所需的击数宜控制在15~35击之间。
4.3.3计算及绘图
(1)各种击次下合拢试样的含水量,应按下式计算,精确到0.001。
wN?(mN?1)?100% (4-4) md式中 wN—— N击下试样的含水量(%); mN—— N击下试样的质量(g)。
(2)绘图:在半对数坐标中绘制击次与含水量的关系曲线,取曲线上击次为25时对应的整数含水量为试样的液限。
5 固结试验
5.1基本概念及原理
土的压缩是在压力作用下土体体积逐渐变小的过程。压缩试验是将土放在金属容器内,在有侧限的条件下施加压力,由于土体是三相物体,因而土体被压缩的实质是土体中孔隙体积随着压力增大而减小。粘性土的透水性低,饱和粘性土中的水分只能慢慢排出,因此其压缩稳定所需的时间较长。土的压缩随着时间而增长的过程,称为固结。
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5.2试验目的
该实验的目的是测定试样在有侧限单向排水的条件下受稳压荷载作用土体变形和压力或孔隙比和压力以及变形时间的关系。通过计算求得压缩系数、压缩模量、变形模量等压缩性指标,并以此来分析、判断土的压缩性和天然土层的固结状态,计算土工建筑物及地基的沉降,估算区域性的地面沉降。
5.3试验方法及适用范围
土的压缩实验一般按稳定标准分为三级。
(1)稳定压缩:在每级荷载下24h内土样不再被压缩,被认为稳定以后,才可以施加下一级荷载。
(2)常规压缩:试样1h内压缩变形不超过0.005mm(相对于试样高度为20mm而言),即认为稳定,或以满24h为标准,然后施加下一级荷重。以该方法为规范在生产中广泛应用。
(3)快速压缩:规定每级荷载的压缩时间为1h,仅在最后一级荷载作用下,除了测读1h的变形量外,还应测读达到稳定时的变形量。根据最后一级变形量校正前几级荷载下试样的变形量。对沉降计算精度要求不高而透水性较高的土,可采用此方法。但对低密度、高含水量的软粘土(天然密度小于1.70g/cm3,含水量大于50%),则应控制加荷载量,以避免试样受压挤出或触变破坏。
5.4仪器设备
(1)杠杆式轻便固结仪:包括固结容器、环刀、透水板等。 (2)加压设备:应能在顺瞬间施加各级规定的压力,且没有冲击力 (3)变形量测设备:量程为10mm,最小分度为0.01mm百分表或准 确度为全量程0.2%的位移传感器。
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(4)其它:同测定密度及含水量所用设备。
5.5操作步骤
(1)切取试样并安装:按密度实验切取土样(环刀内壁涂有薄层凡士林)的方法,将带有土样的环刀(刀口向下)装入固结容器内套上护环,放上透水石和加压板,并将容器置于加压框架正中,调整平衡锤使杠杆水平。安装百分表,同时测定土样的密度及含水量。
(2)施加预压荷载:为保证试样与仪器上、下部件间接触良好,应施加1kPa的预压荷载,将百分表调零。
(3)加载观测:
① 确定需要施加的各级压力,压力等级宜为12.5kPa、25kPa、50kPa、100kPa、200kPa、400kPa、8000kPa、1600kPa、3200kPa,最后一级压力应比土层的计算压力大100kPa~200kPa。本实验室因时间关系加压等级为50kPa、100kPa、200kPa、400kPa。
② 卸去预压荷载,施加第一级荷载,其大小视土的软硬程度宜采用12.5kPa、25kPa或50kPa。对饱和试样,施加第一级荷载后应立即向容器中注满水。如是非饱和试样须用湿纱布围住容器。记录加荷时间,在试验过程中旋转手轮始终保持杠杆水平。
③ 观测读数时,每级荷载,每隔1h读测微表一次,至每小时变形量不大于0.01mm,即认为变形稳定。当试样的渗透系数大于10-5cm/s时,允许以主固结完成作为相对稳定标准。
④ 按上述步骤逐级加压至试验结束。
5.6计算及绘图
(1)按下式计算试样的初始孔隙比e0
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e0?(1?w0)Gs?w?0?1 (5-1)
(2)各级荷载下,固结稳定后的孔隙比ei
ei?e0?(1?e0)?hi (5-2) h0(3)计算某荷载范围内的压缩系数a(kPa-1)
a?ei?ei?1 (5-3)
pi?1?pi(4)计算某荷载范围内的压缩模量Es
ES?1?ei (5-4) a式中GS —— 土粒比重;
w0 —— 土样初始含水量(%);
?0—— 土样初始密度(g/cm3); h0 —— 土样初始高度(mm)。
?hi —— 在某荷载下试样固结稳定后的变形量(mm)。
(5)绘制压缩曲线图:以土孔隙比为纵坐标,以垂直荷载横坐标,绘制e-P曲线。
5.8注意事项
(1)透水石应经常保持平整、清洁、透水性良好。
(2)加荷后注水要视试样的天然含水量而定。当初始含水量大于或等于天然含水量时,可注水饱和;当初始含水量小于天然含水量时,透水石仅需浇水浸湿,用湿棉纱围住加压板周围,待加压至试样的土层自重压力时即可注水;若初始含水量小于塑限时,将透水石稍为浸湿,用湿棉纱围
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