土的压缩试验与压缩性指标

1.室内压缩试验

土的室内压缩试验亦称固结试验，是研究土压缩性的最基本的方法。试验主要仪器为侧限压缩仪 （又称固结仪），如图9.1所示。试验时将切有土样的环刀置于刚性护环中，由于金属环刀及刚性护环的限制，使得土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。在土样上下放置的透水石是土样受压后排出孔隙水的两个界面。压缩过程中竖向压力通过刚性板施加给土样，土样产生的压缩量可通过百分表量测。常规压缩试验通过逐级加荷进行试验，常用的分级加荷量p为50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa。

根据压缩过程中土样变形与土的三相指标的关系 （图9.2），可以导出试验过程孔隙比ei与压缩量∑ΔHi的关系，即

式中 ei——第i级荷载作用下稳定后土样的孔隙比；

e0——压缩前土样的孔隙比；

∑ΔHi——第i级荷载作用稳定后相应的总变形量；

H0——压缩前土样的原始高度。

这样，根据式（9.1）即可得到各级荷载p下对应的孔隙比e，从而可绘制出土样压缩试验的e—p曲线（图9.3）及e—lgp曲线（图9.4）等。

图9.1　侧限压缩试验示意图

图9.2　土的压缩试验原理

图9.3　e—p曲线确定压缩系数

图9.4　e—lgp曲线确定压缩指数

2.压缩性指标(www.xing528.com)

（1）压缩系数a。通常可将常规压缩试验所得的e—p数据采用普通直角坐标绘制成e—p曲线（图9.3）。设压力由p1 增至p2，相应的孔隙比由e1 减小到e2，当压力变化范围不大时，可将M1M2 段曲线用割线来代替，用割线M1M2 的斜率来表示土在这一段压力范围的压缩性，即

式中 a——压缩系数，kPa-1或MPa-1；

p1——增压前的压力，kPa；

p2——增压后的压力，kPa；

e1——增压前土体在p1 作用下压缩稳定后的孔隙比；

e2——增压后土体在p2 作用下压缩稳定后的孔隙比；

Δp——所施加的压力增量，kPa；

Δe——相应于压力增量所对应的土体孔隙比减小量。

从图9.3可以看出，压缩系数a越大，曲线越陡，土的压缩性越高；压缩系数a值与土所受的荷载大小有关。GB 50007—2011 《建筑地基基础设计规范》中规定，工程中一般采用100～200kPa压力区间内对应的压缩系数a1-2来评价土的压缩性。即

（2）压缩模量Es。土在完全侧限的条件下竖向应力增量Δp （如从p1增至p2）与相应的竖向应变ε的比值，称为土的压缩模量，即

压力增量Δp=p2-p1，竖向应变ε=（H1-H2）/H1，可以导出压缩系数a与压缩模量Es之间的关系为

（3）压缩指数Cc。将e—lgp曲线直线段的斜率用Cc来表示，称为压缩指数，即

压缩指数Cc与压缩系数a不同，它在压力较大时为常数，不随压力变化而变化。Cc值越大，土的压缩性越高，低压缩性土的Cc值一般小于0.2，高压缩性土的Cc值一般大于0.4。