一种正常固结原状地基土的两级加载固结试验方法技术

本发明专利技术提出了一种正常固结原状地基土的两级加载固结试验方法，其主要步骤为：制备并安置土样，测定其初始孔隙比e0；施加1kPa预压力，使试样和仪器接触良好；再在加载试验中进行载荷为p1、p2的两级加载，荷载值p1、p2根据土体埋深确定，分别记录两级荷载下试样的变形量，换算为相应的孔隙比e1、e2，进而得到Harris函数参数一A，函数参数二N，函数参数三B，最终得到土体孔隙比e和上覆压力p的关系：其中即完成正常固结原状地基土的加载固结试验。该方法大幅减少了固结试验中的加载级数，缩减了试验时间，提高了试验效率，并且试验结果的精度满足工程实践的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种土工试验方法，尤其涉及一种针对正常固结原状地基土的固结试验方法。
技术介绍
正常固结土是在现有自重压力下完全固结，即现有自重压力等于先期固结压力的土。在工程设计时，一般认为地基土属于正常固结土。切取地基土得到原状地基土样，即可进行正常固结原状地基土的固结试验。通过固结试验，可得到土体孔隙比与上覆压力的关系曲线，进而确定出压缩模量、压缩指数和先期固结压力等一系列地基沉降计算指标，从而为拟建的建筑物、构筑物的地基处理方案设计提供试验依据，以保证建筑物、构筑物的安全。早在1956年，《土工试验操作规程》规定土体标准固结试验采用逐级加载的方式进行，以准确反映压缩模量随压力的发展变化规律；随后，在《土工试验规程》(SDS01-79)中规定每级荷载以加载时间达到24h为变形稳定的控制标准，提出了压缩指数Cc、回弹指数Cs以及先期固结压力pc的推算方法，并一直沿用至今。《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)则规定了标准固结试验的具体方法：切取原状土样并放入固结容器后，施加1kPa的预压力，使试样与仪器上下各部件之间接触良好，并将百分表或位移传感器调至零位。然后一般按照12.5kPa、25kPa、50kPa、100kPa、200kPa、400kPa、800kPa、1600kPa和3200kPa逐级施加荷载，最后一级压力应大于原状土样的原位上覆土层自重压力100～200kPa，且每级荷载需在加载后保持24h，方可施加下一级荷载。逐级加载完成后，由土体每级荷载下变形发展规律，得到其e-lgp(孔隙比-上覆压力的对数)曲线，即完成固结试验。进而根据土体各级压力下孔隙比，计算各压力段压缩模量。现行《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)中规定在一般情况下标准固结试验中按1.0的加压率(翻倍)增加荷载，且施加最大荷载(压力)不小于400kPa。因此，标准固结试验最小加载级数为六级。对于埋深较大的原状土，施加最大荷载为3200kPa时，加载级数则为九级。这种试验方法在实际室内土工试验的操作过程中，存在以下不足：每个土样加载级数较多，当深厚地层分层较多或者公路铁路带状工程较长时，则需对大量试样重复进行级数较多的加载试验，工作量大，效率低，时间长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种针对正常固结原状地基土的两级加载固结试验方法，该方法减少了固结试验的加载级数，提高了土工试验测试效率，降低了试验成本，同时能够保证试验结果的准确性。本专利技术实现其专利技术目所采用的技术方案是，一种正常固结原状地基土的两级加载固结试验方法，其步骤如下：a、制备正常固结原状地基土的试样，测定其初始孔隙比e0，并将试样放入固结容器；b、先施加1kPa的预压力，使试样与加载仪器各部件之间接触良好，百分表或位移传感器调至零位；c、向试样施加第一级荷载p1并保持24h，记录第一级荷载结束时试样的变形量，得到第一级荷载结束时试样的孔隙比e1；然后施加第二级荷载p2并保持24h，记录第二级荷载结束时试样的变形量，得到第二级荷载结束时试样的孔隙比e2；所述的第一级荷载p1和第二级荷载p2的值根据土体埋深h确定，具体如下表：d、根据a步的初始孔隙比e0，得到Harris函数参数一A，根据c步的第一级荷载p1、第一级荷载结束时试样的孔隙比e1和第二级荷载p2、第二级荷载结束时试样的孔隙比e2，以及初始孔隙比e0，得到Harris函数参数二N，根据Harris函数参数二N，c步的第二级荷载p2、第二级荷载结束时试样的孔隙比e2，以及初始孔隙比e0，得到Harris函数参数三B，根据Harris函数参数一A，Harris函数参数二N，Harris函数参数三B，得到土体孔隙比e和上覆压力p的关系：其中即完成正常固结原状地基土的加载固结试验。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：申请人发现，施加荷载的对数lgp小于3.5(p小于3200kPa)时，土体孔隙比e和上覆压力对数lgp的曲线呈现S形变化趋势，且与S形曲线函数类中的Harris(哈里斯)函数吻合，其中而则为Harris函数的反弯点(切线斜率绝对值最大点)。通常情况下，固结试验最大荷载为3200kPa已完全满足工程实践的要求。且Harris函数属于三参数函数，在测出三个土体孔隙比和对应三级荷载前提下，即可确定Harris函数中的三个参数，得到待测土体孔隙比e和压力p的准确关系。从而在已知初始孔隙比的前提下，本专利技术的试验方法只需施加两级荷载，并记录每级荷载静置24h稳定后的变形量得出两级荷载下的土体孔隙比，并结合初始孔隙比，即可计算确定出待测土体孔隙比e和压力p的准确关系，进而完成固结试验。较之现有标准固结试验方法需要六级至九级加载，本专利技术方法在保证试验精度的前提下，仅需两级加载，大大减少了试验中的加载级数，缩减了工作量，提高了试验效率，节约了时间。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的详细说明。附图说明图1为分别采用本专利技术方法与规范方法对土样1(粉质黏土)进行固结试验得到的孔隙比e与上覆压力p的关系曲线(其中由符号“□”串起的曲线为规范方法的曲线，由符号“■”串起的曲线为本专利技术方法的关系曲线)。图2为分别采用本专利技术方法与规范方法对验证例2的土样2(粉土)进行固结试验得到的孔隙比e与上覆压力p的关系曲线(其中由符号“□”串起的曲线为规范方法的曲线，由符号“■”串起的曲线为本专利技术方法的曲线)。实施例本专利技术的一种具体实施方式是，一种正常固结原状地基土的两级加载固结试验方法，其步骤如下：一种正常固结原状地基土的两级加载固结试验方法，其步骤如下：a、制备正常固结原状地基土的试样，测定其初始孔隙比e0，并将试样放入固结容器；b、先施加1kPa的预压力，使试样与加载仪器各部件之间接触良好，百分表或位移传感器调至零位；c、向试样施加第一级荷载p1并保持24h，记录第一级荷载结束时试样的变形量，得到第一级荷载结束时试样的孔隙比e1；然后施加第二级荷载p2并保持24h，记录第二级荷载结束时试样的变形量，得到第二级荷载结束时试样的孔隙比e2；所述的第一级荷载p1和第二级荷载p2的值根据土体埋深h确定，具体如下表：d、根据a步的初始孔隙比e0，得到Harris函数参数一A，根据c步的第一级荷载p1、第一级荷载结束时试样的孔隙比e1和第二级荷载p2、第二级荷载结束时试样的孔隙比e2，以及初始孔隙比e0，得到Harris函数参数二N，根据Harris函数参数二N，c步的第二级荷载p2、第二级荷载结束时试样的孔隙比e2，以及初始孔隙比e0，得到Harris函数参数三B，根据Harris函数参数一A，Harris函数参数二N，Harris函数参数三B，得到土体孔隙比e和上覆压力p的关系：其中即完成正常固结原状地基土的加载固结试验。以下是采用本例方法的具体试验验证例。试验验证例1选取某处地基粉质黏土土样，进行固结试验。该土样原位埋深28.2m，天然密度1.98g/cm3，初始孔隙比为0.714，天然含水率为24.8％，液限为27.5％，塑限为16.1％。土样所在试验断面处地下水位深度为2.5m。按《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)中标准固结试验方法对上述土样进行六级加载试验，得到标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正常固结原状地基土的两级加载固结试验方法，其步骤如下：a、制备正常固结原状地基土的试样，测定其初始孔隙比e0，并将试样放入固结容器；b、先施加1kPa的预压力，使试样与加载仪器各部件之间接触良好，百分表或位移传感器调至零位；c、向试样施加第一级荷载p1并保持24h，记录第一级荷载结束时试样的变形量，得到第一级荷载结束时试样的孔隙比e1；然后施加第二级荷载p2并保持24h，记录第二级荷载结束时试样的变形量，得到第二级荷载结束时试样的孔隙比e2；所述的第一级荷载p1和第二级荷载p2的值根据土体埋深h确定，具体如下表：d、根据a步的初始孔隙比e0，得到Harris函数参数一A，根据c步的第一级荷载p1、第一级荷载结束时试样的孔隙比e1和第二级荷载p2、第二级荷载结束时试样的孔隙比e2，以及初始孔隙比e0，得到Harris函数参数二N，根据Harris函数参数二N，c步的第二级荷载p2、第二级荷载结束时试样的孔隙比e2，以及初始孔隙比e0，得到Harris函数参数三B，根据Harris函数参数一A，Harris函数参数二N，Harris函数参数三B，得到土体孔隙比e和上覆压力p的关系：其中即完成正常固结原状地基土的加载固结试验。...

【技术特征摘要】
1.一种正常固结原状地基土的两级加载固结试验方法，其步骤如下：a、制备正常固结原状地基土的试样，测定其初始孔隙比e0，并将试样放入固结容器；b、先施加1kPa的预压力，使试样与加载仪器各部件之间接触良好，百分表或位移传感器调至零位；c、向试样施加第一级荷载p1并保持24h，记录第一级荷载结束时试样的变形量，得到第一级荷载结束时试样的孔隙比e1；然后施加第二级荷载p2并保持24h，记录第二级荷载结束时试样的变形量，得到第二级荷载结束时试样的孔隙比e2；所述的第一级荷载p1和第二级荷载p2的值根据土体埋深h确定，具体如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗强，赵明志，魏明，朱江江，张良，蒋良潍，田地，陆清元，张玉广，司光武，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51