17．2 标准固结试验 17．2．1 本试验所用的主要仪器设备应符合下列规定： 2 随着工程建设的发展，以及为测定土的先期固结压力pc，需要压力高、准确度高的压力设备，目前国内常用的加压设备有三种：磅秤式、杠杆式和气压式，也有用液压加压设备。本标准没有规定具体形式，但最大允许误差应符合现行国家标准《土工试验仪器 固结仪 第1部分：单杠杆固结仪》GB／T 4935．1、《土工试验仪器 固结仪 第2部分：气压式固结仪》GB／T 4935．2的规定。 17．2．2 标准固结试验试验应按下列步骤进行： 1 对原状试样的固结试验，在切削试样时若对土的扰动程度较大，则影响试验成果。图5所示的是以不同扰动程度计算厚6m～7m土层的沉降量及沉降速率。因此，在切削试样时，应尽可能避免破坏土样的结构。操作中，不允许直接将环刀压入土样，应用钢丝锯(或薄口锐刀)按略大于环刀的尺寸沿土样外缘切削，待土样的直径接近环刀的内径时，再轻轻地压下环刀，边削边压；也不允许在削去环刀两端余土时，用刀来回涂抹土面，而致孔隙堵塞，最好用钢丝锯慢慢地一次性割去多余的土样。 图5 不同扰动程度的试样估算的沉降率 7 关于加压率。固结试验中一般规定加压率等于1。由于加压率对确定土的先期固结压力有影响，特别是软土，这种影响更为明显，因此，标准中规定：如需测定土的先期固结压力，加压率宜小于1，可采用0．5或0．25，在实际试验中，可根据土的状态分段采用不同的荷重率，例如在孔隙比与压力的对数关系曲线最小曲率半径出现前，加压率应小些，而曲线尾部直线段加压率等于1是合适的。 10、11 关于稳定标准。 目前国内外的土工试验标准(或规程)大多采用每级压力下固结24h的稳定标准，一方面考虑土的变形能达到稳定，另一方面也考虑到每天在同一时间施加压力和测记变形读数。本标准规定每级荷重下固结24h作为稳定标准。特殊土需要更长固结时间。而当试验中仅测定压缩系数时，施加每级压力后，以量表读数每小时不大于0．01mm为稳定标准。 17．2．5 先期固结压力pc一般可根据工程地质和水文地质情况来估算。但是，有的因素是地质上无法估计的，因而推算的pc不很可靠。在这种情况下，只能根据室内试验所得的e-lgp曲线来估计。本标准建议采用目前应用较普遍的卡萨格兰特图解法。 用卡氏图解法求先期固结压力有许多影响因素。首先是e-lgp曲线尚不能完全反映天然土层的压缩特性，因为在自然界，先期固结压力pc是通过若干世纪，而不是几小时或几天形成的。再就是在钻取土样和试验操作中，取样的扰动和试验方法等影响，都是不可忽视的。试验时沉降稳定标准不同(次固结的影响)，可使pc值在较大的范围内变化，如图6所示。绘制e-lgp曲线所用比例不同，pc也可能有明显的改变。为了便于比较，作图时应选用合适的纵横坐标比例。建议纵坐标取△e＝0．1时的长度与横坐标取一个对数周期长度之比值为0．4～1．0。尽管这样，用图解法求得的结果也并不总是可靠的。要较可靠地求得该压力，需要进一步研究确定天然地层中黏土压缩曲线的方法。 图6 不同加载历时的压缩曲线 17．2．6 固结系数的确定方法有多种，常用的有时间平方根法、时间对数法和时间对数坡度法。按理，在同一试验结果中，用三种方法确定的固结系数应该比较一致。实际上却相差甚远。原因是这些方法是利用理论与试验的时间和变形关系曲线的形状相似性，以经验配合法，找出在某一固结度U下，理论曲线上Tv相当于试验曲线上某一时间t值。但实际试验的变形与时间关系曲线的形状因土的性质、状态及受荷历史而不同，不可能得出一致的结果。 一般认为，用时间对数法确定理论零点误差较大。这样按时间对数坡度法确定t50，所求得的Cv值误差就更大。因此，本标准仅将时间平方根法和时间对数法列入。在应用时，宜先用时间平方根法求Cv。如不能准确定出开始的直线段，再用时间对数法。 17．2．7 次固结是指超孔隙水压力消散主固结结束后，有效应力基本稳定的条件下，因土粒表面的结合水膜蠕变及土颗粒结构重新排列等引起的较为缓慢的变形。次固结系数可以通过固结试验求得，在孔隙比与时间的半对数关系曲线上，次固结系数即为次固结曲线段的斜率。