GB T 50123-17.4应变控制加荷固结试验方法

1 本试验所用的仪器设备应符合下列规定：

1 固结仪(图1):由具有连续测孔隙水压力装置的刚性底座、护环、环刀、透水板、加压上盖等组成：

图1 固结仪组装示意图

1—底座：2—排气孔；3一下透水板；4—试样；5一护环；6—环刀；7-上透水板： 8-上盖；9一加压盖板；10—加荷架；11-负荷传感器；12—孔压传感器；

13—密封圈；14—加压机座；15-位移传感器

1)环刀、透水板的技术性能和尺寸参数应符合现行行业标准《土工实验仪器环刀》SL 370及有关标准的规定；

2)环刀和护环底部与刚性底座要密封，应能经受1.0MPa的内压不泄漏。

2 轴向加荷设备：可采用螺旋杆式、液压式和气压式加荷装置。应能反馈、伺服跟踪连续加荷。轴向测力计采用负荷传感器等。测量装置应具有相应的刚度。量程应为0kN~10kN;最大允许误差应为±0.5%F.S。

3 孔隙水压力量测设备：可采用压力传感器，量程：0MPa～1MPa;最大允许误差应为±0.5%F.S。其体积因数应小于1.5×10^-5cm³/kPa。

4 变形测量设备：可采用位移传感器，量程应为0mm～10mm;最大允许误差应为±0.2%F.S。

5 其他：切土器、刮土刀、天平、秒表、烘箱、土样盒。

2 应变控制式加荷固结试验应按下列步骤进行：

1 制备试样应按本标准第17.2.2条第1款执行。

2 测定试样的密度和含水率应符合本标准第17.2.2条第3款的规定，并对试样饱和。

3 将固结容器底部连接孔隙水压力传感器的阀门打开，用无气水排除底部滞留的气泡。并将透水板用无气水饱和，使水淹盖底部透水板。透水板上放薄滤纸。

4 将装有试样的环刀放入护环内，装入固结容器，压入密 封圈内。试样上放薄滤纸、透水板、上盖和加压盖板，用螺丝拧紧，使环刀和护环与底座密封。然后将固结仪放置到轴向加荷设备正中。在组装固结仪时，孔隙水压力测量系统不应带入气体。

5 装上位移传感器，并对试样施加1kPa的设置压力，然后调整孔隙水压力和位移传感器的初始读数或零读数。

6 选择适宜的应变速率。其标准应使在试验时的任何时间试样底部产生的孔隙水压力为施加垂直应力的3%〜20%。应变速率可按表2选择。试验时，当超孔隙水压力值超出建议的范围时，可调整应变速率。

表2 应变速率

7 接通控制系统、采集系统和加压设备的电源，预热30mim,采集初始读数。在所选的常应变速率下，施加轴向荷载，使产生轴应变。

8 数据采集时间间隔。在历时前10min内间隔1min;随后的1h以内间隔5min;lh以后间隔15min 采集1次轴荷载、超孔隙水压力和变形值。

9 连续加荷一直到预期应力或应变为止。当轴向荷载施加完成后，在轴向荷载不变或变形不变的条件下使孔隙水压力消散。

10 在试验时，需获得次固结数据时，在所需轴向荷载时中断控制应变加荷，并保持该荷载不变条件下，应按本标准第17.2.2条第10款规定的时间顺序记录变形值，一直延续至变形和对数时间关系曲线上呈现一次固结部分线性特性阶段为止。若需进一步加荷，则在先前常应变速率条件下，恢复控制应变的轴向加荷。

11 当要求回弹或卸荷特性时，试样在等于加荷时的应变速率条件下卸荷。卸荷时关闭孔隙水压力测量系统。应按本标准第2条第8款规定的时间间隔记录轴向荷载和变形。回弹完成后，打开孔隙水压力测量系统，监测孔隙水压力，并允许其消散。

12 所有试验完成后，从固结仪中取出整个试样，称量、烘干，求得干密度及含水率。

3 应变控制加荷固结试验指标应按下列规定计算：

1 试样的初始孔隙比e₀应按本标准式(17.2.3-1)计算；

2 任意时刻试样的孔隙比e_i应按本标准式(17.2.3-2)计算；

3 任意时刻试样的有效压力σ'_i应按下式计算：

σ'_i=σ_i-2/3u_b    (3-1)

式中：σ'_i——任意时刻t试样上的有效压力(kPa);

σ_i——任意时刻t试样上施加的总压力(kPa);

u_b——任意时刻t试样底部的孔隙水压力(kPa)。

4 某一压力范围内的压缩系数av应按本标准式(17.2.3-3)计算；

5 某一压力范围内压缩模量Es和体积压缩系数mv应按本标准式(17.2.3-4)、式(17.2.3-5)计算；

6 压缩指数Cc和回弹指数Cs应按本标准式(17.2.3-6)计算；

7 任意时刻t的固结系数Cv应按下式计算： 

Cv=（Δε/Δt）·［h²/（2m_vu'b）］   (3-2)

式中：Cv——两读数间的应变变化(%）

h——两读数间的试样平均高度(cm);

Δt——两读数间的历时(s);

ub——两读数间试样底部测得的孔隙水压力平均值(kPa)。

4 以孔隙比e为纵坐标，有效压力σ'在对数横坐标上，绘制 e-lgo'的关系图。

5 以固结系数Cv为纵坐标，有效压力o'为横坐标，绘制Cv-σ' 的关系图。

6 为获得次压缩数据，在半对数坐标上绘制变形与时间图。

7 应变控制式加荷固结试验的记录格式应符合本标准附录

D表D.26～表D.28、表D.30的规定。