等應變速率固結試驗是連續加荷固結試驗的一種方法。連續加荷固結試驗是一種比較合理的，有一定理論依據的快速固結試驗方法。試驗結果優於常規固結試驗。通過對比試驗資料分析研究，證實連續加荷固結試驗，可以大大縮短試驗時間，改善試樣受力條件，得到更可靠的試驗結果。
基本介紹
- 中文名：等應變速率固結試驗
- 外文名：Constant strain rate consolidation test
- 學科：土木工程
- 領域：建築
- 試驗類型：連續加荷固結試驗
- 試驗結果：優於常規固結試驗
簡介,連續加荷固結試驗的理論依據,對比試驗,總結,
簡介
土的固結變形指標是土工建築物基礎設計，沉降計算的重要依據之一。自20年代泰沙基(Terzaghi)提出單向固結試驗的基本理論以來，分級加荷固結試驗廣泛用於工程設計，以其理論簡明，操作方便等特點而沿用至今。然而這種方法也存在一些缺點，主要是試驗周期長，一次試驗需在數天甚至十餘天時間。常常難以滿足生產的需要。
再者試驗荷載成倍增加(國際規定每級荷載的增量比為1)，所得試驗點數據較少，影響前期固結壓力等指標的正確確定。在固結過程中，由於試樣排水面處孔隙水壓力梯度很大，有可能破壞試樣的原狀結構。為了提高試驗效率和改善試樣的變形條件，國內外土工界都在進行固結試驗方法的研究。例如我國自中華人民共和國成立以來，普遍採用的快速法固結試驗，屬分級加荷方法。只是每級荷重下只固結1小時，而用最後一級荷重24小時的穩定變形值，來校正前面幾級荷重下試樣的變形值。該方法試驗歷時雖然短，但它是一種經驗方法，缺乏充分的理論依據。由快速法測定的固結變形指標，只能用於沉降計算要求不高的某些工程。因此，國標中沒有將這種分級加荷的快速法列入。
另一種快速法就是連續加荷的固結試驗。這種方法是在試樣上連續加荷，隨時測定試樣的變形量與試樣底部孔隙水壓力。根據計算求得施加於試樣上的有效軸向壓力及相應的孔隙比，繪製壓縮曲線，最後可求得各項固結變形指標。連續加荷固結試驗，一次試驗一般僅需3-5小時就可完成，而且可以避免上述分級加荷固結試驗的一些缺點。早在1959年Hamilten和Crawford就提出了連續加荷固結試驗方法，六十年代Smith和Wahls提出了等應變率固結試驗。
1970年Aboshi等人進行了等加荷率固結試驗。1983年美國材料與試驗協會(簡稱ASTM)將該項試驗列入岩土試驗標準。80年代初，國內也開展了連續加荷固結試驗的研究。例如，南京水利科學研究院利用三軸儀，通過改造對反饋飼服跟蹤，控制梯度固結試驗進行了研究。華北水電學院研究生部研製了控制梯度固結試驗的裝置。中國建築科學院地基基礎研究所，研製了用單板微機控制的連續加荷固結儀。我院於1987年從美國引進了三台NO. 15系列通用固結儀。對多種不同試樣的連續加荷固結試驗，與常規標準固結試驗進行了對比試驗，試驗方法採用等應變率法。分析研究表明，等應變率連續加荷固結試驗不僅大大節省了時間，而且所確定的前期固結壓力，壓縮指數等壓縮性參數比常規固結試驗方法測試的結果更為合理。
連續加荷固結試驗的理論依據
連續加荷固結試驗按照試驗過程控制條件的不同，一般分為四種方法:
(1)等應變率試驗法(簡稱CRS試驗)，即試驗過程中，單位時間內變形值為常量。
(2)等加荷率試驗法(簡稱CRL試驗)，即試驗過程中，加荷速率保持常量。
(3)控制梯度試驗法(簡稱CGC試驗)，即在試驗過程中.使試樣不透水底部的孔隙水壓力為常量，故又稱等梯度試驗。
(4)控制孔隙壓力比試驗法(簡稱等固結度試驗)，即試驗過程中控制試樣底部的孔隙水壓力與相應的總應力之比值為規定數值。
對比試驗
結合生產任務，共做了48組試樣的對比試驗，包括粘土、粉質粘土和粉土，每組試樣都進行了標準方法的固結試驗及連續加荷固結試驗的對比。每筒原狀土樣切取兩塊固結試驗試樣，一塊用作常規標準固結試驗，儀器為南京電力自動化設備廠製造的YS-1型固結儀。另一塊用NO-15系列通用固結儀。常規固結試驗的試樣直徑為61. 8 mm，高度為20 mm，面積為30 cm2, NO-15系列通用固結儀的試樣直徑為63. 5 mm，高度為25. 5 mm，面積為31. 67 cm2.常規試驗的穩定標準為24小時，連續加荷固結試驗採用等應變率試驗法，且對不同土類選用幾種不同的應變速率進行試驗。
總結
土的壓縮與固結試驗測試壓縮係數、壓縮指數、固結係數、先期固結壓力，是計算地基沉降量和沉降時間不可缺少的參數。隨著高層建築、高速公路等大型土建工程的建造，對這些參數的需要越來越多。按常規加荷的固結試驗方法，由於分級加荷，每級荷載要保持24小時，一次試驗需要數天甚至十多天。因此，如何改進試驗方法，縮短試驗時間，有重要的實用意義。根據48個試樣用等應變率固結和常規加荷固結試驗的結果比較分析，認為等應變率固結試驗能大大節省試驗時間，而得出相當於常規分級加荷固結試驗的壓縮係數和壓縮指數。由於等應變率固結的應變速率不太大，對試樣加荷後的擾動程度比常規分級加荷要小。因此，所測的先期固結壓力和固結係數都比常規加荷固結試驗的數值大。這種固結試驗的儀器和測試方法都與常規加荷固結試驗不同，在實用上還不普遍，經驗也還不多。但這種方法有廣闊的發展前景。
