固結曲線，又稱固結試驗曲線。土的固結試驗中某級壓力下土樣的垂直變形與時間的關係曲線。用於確定土的固結係數。常用兩種配合法整理，即時間對數擬合法和時間平方根擬合法。通常可分為3段，分別表示瞬時彈性變形、主固結變形和次固結變形。
基本介紹
- 中文名：固結曲線
- 外文名：consolidation curve
- 學科：土力學
- 定義：地基沉降量與相應歷時的關係曲線
- 作用：確定土的固結係數
- 方法：對數擬合法和平方根擬合法
簡介,影響變數,配合方法,
簡介
固結曲線，是指在一定荷載下，地基沉降量與相應歷時的關係曲線。或室內固結試驗中試樣在一級荷載下的壓縮量或孔隙比隨時間的變化曲線。室內固結實驗中，用於描述土樣的固結度隨時間而發展的規律的曲線。根據荷載的大小，土的固結曲線一般可以分為彈性變形階段，主固結階段和次固結階段。
影響變數
固結係數
固結是指飽水土層承受壓力後，存在於土粒孔隙中的水分被擠出，使土體積減小的現象。土層固結後壓縮性減小，強度有所提高。廣義的固結指土的壓縮過程，但大多數情況下，固結僅指飽和土的排水壓密過程，分主固結與次固結。當飽和土受壓後，其附加壓力由有效壓力和孔隙水壓力共同分擔，分擔的情況隨時間而變化。
固結係數是反映土體排水固結過程快慢的主要參數。可通過試驗測得。固結係數是軟土地基處理設計中的重要參數。軟基處理方法的選擇、施工工期、排水井間距、預壓荷載以及工程造價等都與固結係數密切相關。理論上它是變數，它取決於土的滲透係數、天然孔隙比、水的重力密度、土的壓縮係數，在不同的排水方向時，其值也不同，但實用上常取作常數。固結係數Cv 是太沙基( Terzaghi)一維固結理論中的一個重要參數，與固結過程中的超靜孔隙水壓力(u)的消散速率
成正比，其大小反映軟土固結快慢的程度，即固結係數為反映土層固結特性的參數。固結係數既是一項重要的土的試驗指標，也是軟土地基處理設計中的關鍵參數,特別在軟基處理採用排水固結法時，固結係數更是一項必不可少的指標。固結係數有效、準確的獲取對基礎沉降的正確預測有著決定性的意義。
固結度
固結度是表征土的固結程度，是指土層或土樣在某一級荷載下的固結過程中某一時刻孔隙水壓力平均消散值或壓縮量與初始孔隙水壓力增量或最終壓縮量的比值，以百分率表示。通俗的講就是：某一時刻的壓縮量與最終壓縮量之比，在科學上很難解釋。固結度是表征土的固結程度，是指土層或土樣在某一級荷載下的固結過程中某一時刻孔隙水壓力平均消散值或壓縮量與初始孔隙水壓力增量或最終壓縮量的比值，以百分率表示。
孔隙比
孔隙比是土體中的孔隙體積與其固體顆粒體積之比。是說明土體結構特徵的指標。在工程地質中，通常用孔隙比評價土的密度、計算土的壓縮係數及評價土的允許承載力。在同樣條件下，土的孔隙比越大，其地基基礎的允許承載力越小。對砂土來說，往往用砂的孔隙比(e)來決定砂的密實度;例如礫砂、粗砂、中砂，其孔隙比密實的e<0.60，中密的0.60≤e≤0.75，稍密的0.75<e≤0.85，鬆散的e>0.85;細砂、粉砂密實的e<0.70，中密的0.70≤e≤0.85，稍密的0.85<e≤0.95，鬆散的e>0.95;砂的密實度決定了砂的承載力。
配合方法
時間平方根法
Taylor根據一維固結理論分析發現，固結度U 與時間因數
的曲線在固結度 U < 60%時很接近拋物線，並指出在變形-時間平方根曲線中確定與U = 90%相對應的時間
，由此計算固結係數
。該方法的主要優點在於確定 所需時間很短，可以減小次固結壓縮對試驗結果的影響，方法也比較簡便。其缺點主要是對試驗前期沉降讀數精度要求較高，若前期沉降讀數精度低，數據點的離散性較大，呈非理想形狀（見圖 1），則本方法得到的固結係數誤差會很大。在試驗中還發現，非理想曲線與載入比有關。
時間平方根法
時間對數法
該方法的原理與時間平方根法相似：若將 s-t關係繪成 s-lgt 曲線，則其上部為拋物線、中部為斜直線、尾部為平緩直線。據此，若得到初始沉降讀數
及固結度達 100%的沉降讀數
，進而在s-lgt 曲線中確定 U = 50%的時間
， 則可計算出固結係數 。該方法的優點是適用性良好。用平方根法很難確定 時，可使用時間對數法來計算 。缺點是該法是作圖確定 和 。 是在曲線的初始段作圖確定的，而初始段一般都比較平緩，作圖時的微小偏差都會導致較大的誤差；而且整個作圖過程比較繁瑣。 需要固結試驗進入次固結階段一定時間後才能確定，因此，試樣的次固結變形要求試驗的時間比較長。
