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土壤固结试验:综合指南

土壤固结试验:综合指南

什么是土的固结试验?

Karl von Terzaghi他被许多人认为是现代土力学之父. 他将土壤固结定义为, 任何在不以空气补充水分的情况下降低饱和土壤含水量的工序.

当荷载首次施加于饱和土壤时, 土壤基质孔隙中的水在体积不变的情况下承受压力. 然后,水被更高的孔隙压力赶走,土壤固体在土壤压缩时承担了负荷. 土壤的单位体积和含水率都降低了. 土力学测试领域的先驱们很早就认识到,这种可预测的行为将使他们能够计算给定荷载下的固结速率和固结量,并在土方工程和结构基础的设计中引入了重要的考虑因素.

1919年,泰扎吉在伊斯坦布尔开始了他对这一课题的研究, 测量土样一维变形的加载装置已经投入使用. 的 固结仪 是由法国土木工程师Jean Frontard在1910年左右开发的,用于测量土坝边坡破坏的土壤特征. 他的简单而经济的自重载重框架的基本概念至今仍在使用. 更现代的气动加载框架,通过电子测量和记录测试数据,已经发展并在受控排水条件下应用增量负载的相同原则下运行. 这些创新, 紧凑的气动设计在精确的前沿, 可重复的, 以及有效的土壤固结试验.

在这篇博客中,我们将重点介绍用于执行这种基本方法的设备范围.

ASTM试验方法 D2435,它的AASHTO等价物 T 216,是目前最常见的一维土固结试验. 安装在称为固结计的专门测试夹具中的土样被定位在固结载荷框架中进行增量加载, 用模拟或数字仪器测量土样的变形. 固结完成后,卸载试样,使其膨胀.

加载框架

整合的机器 为土体固结仪提供平台和加载机构. 完整地描述一个土样的固结特性, 系统必须迅速施加并稳定指定的轴向负荷增量, 但是没有影响, 并保持载荷为±0.长期保持5%. 有两类荷载框架可供选择:

  • 静重固结荷载框架 提供精确的轴向载荷的土样通过系统 悬挂重量 悬挂在机械杠杆臂上的. 重量吊架可调整为9:1, 10:1, 或11:1梁比广泛选择应用载荷. 螺纹杠杆支持螺丝允许即时,无冲击的应用重量增量. 样品挠度可以用简单的模拟表盘指示器进行监测, 但数据也可以通过升级到数字刻度指示器或线性可变位移传感器(lvdt)进行电子测量和记录。. 这些手动加载设备是经济的,符合测试方法规范, 但它们占据了相当大的空间,对干扰很敏感. 一个有经验的操作员和一个熟练的技术,仔细放置重量将产生更多可重复的结果.
  • 气动固结载荷架 使用由精密压力传感器和调节器控制的压缩空气来施加和维持整个固结测试负载范围. 具有16,32或64tsf负载能力的模型测试各种土壤类型. 就像承重框架一样, 气动模型可以安装模拟或数字表盘仪表, 或者使用lvdt, 提供多种数据收集和计算选项. 的se systems have greater overall accuracy than units using free weights; loads are applied instantaneously and accurately maintained regardless of sample compression. 操作的便捷性和效率的提高也意味着更少的操作失误, 缩短培训时间, 设置更简单. 这种设计对颠簸和振动不那么敏感,小巧的尺寸占用的空间更少.

固结仪

固结仪 测试夹具的直径从大约2到4英寸(50到100mm)直径和1英寸(25mm)高度,在两个之间保持一个土样环 多孔的石头 固结测试. 通过仔细修整,样品被精确地安装到固结仪的样品环中. 环通常在一侧有切削刃,以使修剪过程更容易. 然后,准备好的夹具准备安装在固结载荷框架上进行测试. 大多数负载框架具有一个开放的加载平台,将接受来自不同制造商的固结计. 这两种类型的固结计有不同的特点需要考虑:

  • 固定环固结计有固定的样品环,所以样品只从顶部加载. 在这种情况下,环和样品之间会产生更高的摩擦, 但适用于更广泛的土壤类型, 包括较软的土壤.
  • 浮环固结计的样品环在使用过程中不是固定的,而是由样品的摩擦力支撑的. 对样本的加载从顶部和底部同时进行, 所以压缩发生在中间. 因为非常软的土壤无法支撑环的重量, 这种模式只适用于较硬的土壤.

测量载荷和变形

用于自重载重框架, 确定样品载荷是知道自由重量的质量的问题。, 梁的加载比, 和样品的表面积. 进行更精细的调整可能需要时间,并且需要手动操作重量. 用于气动机械, 调整调节器控制,直到数字显示器上的总压力除以样品表面积等于所需的样品负载. 使用气动装置更容易进行精细调整.

如上所述, 监测变形值的任何一种固结框架可以在许多方式执行:

  • 机械表盘指示器 是简单的, 便宜的, 并提供所有需要的信息, 但需要一个人来监督, 读, 并记录这些值. 测试完成后,必须手动计算数据并绘制图形. 当偶尔只执行少数测试时,这可能是一种经济的方法.
  • 数字表盘指示器 是否有更容易设置和监控的工具. 它们可以像模拟刻度表一样使用,但可以配置可选的电缆和导出软件,将数据传输到excel类型的电子表格或专用软件应用程序.
  • 线性可变 具有更高的准确性和可靠性,并使用户能够构建数据收集系统,以便简单地填充电子表格或将信息导出到软件应用程序.
  • 数据采集软件 收集, 显示, 实时绘制数字测试数据,并根据ASTM/AASHTO要求创建详细的测试报告,以便分发. 这些应用程序确保了效率, 一致性, 以及整个固结测试过程的准确性.
整合数据采集软件
正在使用的合并数据采集软件

我们希望这篇博客提供了一些见解,以帮助您选择土壤固结测试设备. 如果您对设备或应用有疑问,请 loveBet爱博体育下载.

关于作者本·巴克斯