土壓縮曲線

土具有在壓力下可以體積縮小的特性，這是土的壓縮性。根據街固實驗，我們可以得到壓力與空隙比的關係。土壓縮曲線就是根據固結試驗的結果，繪製出的描述壓力p與相應的穩定孔隙比e關係的曲線。

基本介紹

• 中文名：土壓縮曲線
• 外文名：compression curve of soil
• 學科：工程地質學
• 定義：描述土的孔隙比隨壓力變化的曲線

結固試驗

結固試驗也稱為室內側限壓縮試驗。

實驗裝置

壓縮儀

環刀內徑通常有6.18cm和8cm兩種，截面積為30cm²和50cm²，高度為2cm。

壓縮儀

實驗過程

用環刀切取鑽探取得的保持天然結構的原狀土樣，並置於圓筒形壓縮容器的剛性護環內。由於地基沉降主要與土豎直方向的壓縮性有關，且土是各向異性的，所以切土方向應與土天然狀態時的垂直方向一致。土樣上下各墊一塊兒透水石，受壓後可自行排水。由於金屬環刀和剛性護環的限制，土樣在壓力作用下只能發生豎向壓縮變形，而無側向變形。土樣在天然狀態下或經過人工飽和後，進行逐級加壓固結，以便測定各級壓力 作用下土樣壓縮穩定後的空隙比 。

常規加荷等級p為：50、100、200、300、400kPa。每一級荷載要求恆壓24小時或當在1小時內的壓縮量不超過0.005mm時，認為變形已經穩定，並測定穩定時的總壓縮量。

孔隙比的求算式子

設土樣的初始高度為 ，受壓后土樣高度為 ，則 ， 為外壓力p作用下土樣的穩定壓縮量。根據土的孔隙比的定義以及土粒體積 不會變化，又令 ，則土樣孔隙體積 在受壓前相應等於初始孔隙比 ，在受壓後相應等於孔隙比 （如圖1所示）。

圖1

為求土樣穩定後的孔隙比 ，利用受壓前后土粒體積不變和土樣橫截面積不變的兩個條件，得出：

其中 ，其中 、 、 、 分別為土粒比重、初始含水量、初始密度和水的密度。這樣，只測定土樣在各級壓力p作用下的穩定壓縮量 後就可按上式求出相應的孔隙比 從而繪製土的壓縮曲線。

繪製方式

壓縮曲線有兩種繪製方式：

一種是採用普通直角坐標系繪製的e-p曲線，如圖2所示。在常規試驗中，為保證試樣和儀器上下各部件之間的接觸良好，先施加1kPa的預壓載荷，然後調整讀數為0。為了減少土的結構強度被擾動，加荷率（前後兩級載荷之差與前一級載荷之比）取小於等於1。一般按p=50、100、200、300、400kPa五級加荷。對於軟土試驗第一級壓力宜從12.5kPa，或25kPa開始。最後一級壓力應大於土中計算點的自重應力與預計附加應力之和。

圖2

第二種是橫坐標取p的常用對數值，即採用半對數直角坐標繪製成e-logp曲線，如圖3所示，初始階段加荷率應為0.5，試驗時以較小的壓力開始，採取小增量多級加荷方式，並加到較大的載荷為止，壓力等級宜為12.5、18.75、25、37.5、50、100、200、400、800、1600、3200kPa，第一級壓力必須從12.5kPa開始，最後一級壓力應大於地基中計算點的自重應力與預計附加應力之和。e-p曲線可確定土的壓縮係數a、壓縮模量E_s等壓縮性指標；e-logp曲線可確定土的壓縮指數C等壓縮性指標。另外，固結試驗結果還可繪製試樣壓縮變形與時間平方根（或時間對數）關係曲線，可測定土的豎向固結係數c_v，它是單向固結理論中表示固結速度的一個特性指標。

圖3