土的固结是土力学学科中最根本的课题之一。固结是土体在荷载作用下,超静孔隙水压力消散,有效应力增加的过程。通常采用室内固结试验测定土的压缩、固结特性参数,为设计计算提供指标。常用的固结参数主要有:压缩系数、压缩指数、回弹指数、先期固结压力与固结系数。现有的室内固结试验方法主要有三种:常规固结试验、快速法固结试验和连续加载固结试验。
常规固结试验比较可靠,是被普遍认可的,为我国 《土工试验方法标准》(GB/ T50123 )推荐使用的方法。但该方法有一些显著的缺点,主要表现为以下几点:试验所需的时间较长。按照 《土工试验方法标准》(GB/ T50123 )要求,分级加载的每级荷载要作用 24h,这样完成一个固结试验所需的最终时间大概 9d 左右,若需进行回弹试验,则时间更长。试验获得数据少而且比较分散,致使试验得到的曲线不连续,影响测定参数的准确性。固结试验过程中沿试样高度的有效应力分布不均匀,根据有效应力原理,靠近排水面的有效应力最大,靠近不排水面处的有效应力最小,水力梯度沿高度方向变化相当大,致使有效应力沿试样高度分布不均匀,造成了试样的压缩性分布不均匀。
快速固结试验根据《土工试验方法标准》(GB/ T50123)推荐的时间平方根法计算固结系数时,要求土体固结度达到90%,大量的试验表明高度为2cm 的试样在荷载作用1h的固结度一般可达到90% 以上(24h 稳定标准)。因此,快速法固结试验把每级荷载的加载时间缩短到1~2h,最后对试验结果进行校正,可得到与常规固结试验近似的结果。 此法大大缩短了试验时间,得到了相当广泛的应用。连续加荷固结试验是对饱和土试样连续加荷,能快速测定试样一维 压缩特性的固结试验。在试样连续加荷过程中,随 时测定试样的变形量与试样底部孔隙水压力。按照控制条件可分为等应变速率固结试验、等梯度固结试验及等速加荷固结试验等。等应变率试验法,即整个试验加荷过程中,单位时间内的变形值为常量。控制梯度试验法,即在试验过程中,使试样不透水底部的孔隙水压力为常量,故又称等梯度试验。