17.3　固結不排水試驗（CU）

17.3.1　固結不排水試驗應按下列步驟進行：

1　打開孔隙壓力閥，使壓力室底座充水排氣，然后關孔隙壓力閥。將煮沸過的透水板滑入壓力室底座上，然后放上濕濾紙和試樣，試樣上端也放一濕濾紙及透水板。在試樣周圍貼上7條～9條浸濕的濾紙條，寬度為試樣直徑的1/5～1/6，濾紙條兩端與透水石連接。如要施加反壓力飽和試樣，所貼的濾紙條中間應斷開約1/4試樣高度，或自底部向上貼至3/4試樣高度處。

2　將橡皮膜套到試樣上，用橡皮圈將橡皮膜扎緊在壓力室底座上。

3　用軟刷子或雙手自下向上輕輕按撫試樣，以排除試樣與橡皮膜之間的氣泡。對于飽和軟黏土，可開孔隙壓力閥，使水徐徐流入試樣與橡皮膜之間，以排除夾氣，然后關閉。

4　打開排水管閥，使水從試樣帽徐徐流出以排除管路中氣泡，并將試樣帽置于試樣頂端。排除頂端氣泡，將橡皮膜扎緊在試樣帽上。

5　降低排水管，使其水面至試樣中心高程以下20cm～40cm，吸出試樣與橡皮膜之間多余水分，然后關排水管閥。

6　裝上壓力室罩并注滿水，關排氣閥，使排水管水面與試樣中心高度齊平，并測記其水面讀數，關排水管閥。

7　關閉排水閥，根據設定的參數施加周圍壓力，并調整負荷傳感器（或測力計）和軸向位移傳感器（或位移計）讀數。

8　打開孔隙壓力閥，測記穩定后的孔隙壓力讀數，打開排水管閥的同時開動秒表，按0min、0.25min、1min、4min、9min……時間測記排水管水面及孔隙壓力計讀數。排水管水面應置于試樣中心高度處。固結度應達到95％。繪制固結排水量與時間平方根曲線（圖17.3.1-1）。繪制固結排水量與時間對數曲線（圖17.3.1-2）。

9　開體變管閥，讓試樣通過體變管排水，固結穩定標準是1h內固結排水量的變化不大于試樣總體積的1/1000或孔隙水壓力消散度達到95％以上。孔隙水壓力消散度應按式（17.3.1）計算，結果應精確至0.1％。

式中：U——排水開始后某一時刻的孔隙水壓力消散度（％）；

ut——排水開始后某一時刻的孔隙水壓力（kPa）；

ui——本級周圍壓力下的初始孔隙水壓力（kPa）。

10　固結完成后，關排水管閥或體變管閥，記下體變管或排水管和孔隙壓力的讀數。應按本規程表17.2.1規定的速率進行剪切。

11　若采用全自動三軸儀應按本條第1款～第10款的要求進行參數設置，開始試驗后自動采集數據。

12　應按本條第1款～第11款的規定進行其余試樣的試驗。

17.3.2　試驗結果整理應符合下列規定：

1　試樣的高度、面積、體積及剪切時的面積計算應按本規程表17.2.2的規定進行。

2　主應力差計算應按式17.2.2進行。

3　有效主應力比應按式（17.3.2-1）計算，結果應精確至0.01：

式中：——有效大主應力和有效小主應力（kPa）；

σ1、σ3——大主應力與小主應力（kPa）；

u——孔隙水壓力（kPa）。

4　孔隙壓力系數B和A應按式（17.3.2-2）、式（17.3.2-3）計算，結果應精確至0.01：

式中：u——試樣在周圍壓力下產生的初始孔隙壓力（kPa）；

ud——試樣在主應力差（σ1-σ3）下產生的孔隙壓力（kPa）。

5　分別繪制主應力差（σ1-σ3）與軸向應變ε1的關系曲線（圖17.2.2-1）；有效主應力比與軸向應變ε1的關系曲線（圖17.3.2-1）。孔隙水壓力u與軸向應變ε1的關系曲線（圖17.3.2-2）。以為縱坐標，為橫坐標，繪制有效應力路徑曲線（圖17.3.2-3）。

6　破壞點的取值應以（σ1-σ3）或的峰點值作為破壞點。如（σ1-σ3）和均無峰值，應以應力路徑的密集點或按一定軸向應變（一般可取ε1=15％，經過論證也可根據工程情況選取破壞應變）相應的（σ1-σ3）或作為破壞強度值。

7　強度包線繪制應符合下列規定：

1）固結不排水剪切試驗，以法向應力σ為橫坐標，剪應力τ為縱坐標。在橫坐標上以為圓心，為半徑（f注腳表示破壞時的值），繪制破壞總應力圓后，作諸圓包線（圖17.3.2-4）。該包線的傾角為內摩擦角φcμ，包線在縱軸上的截距為黏聚力ccu。

2）在固結不排水剪切中測孔隙壓力，則可確定試樣破壞時的有效應力。以有效應力σ′為橫坐標，剪應力為τ為縱坐標。在橫坐標軸上以為圓心，以為半徑，繪制不同周圍壓力下的有效破壞應力圓后，作諸圓包線（圖17.3.2-4）。包線的傾角為有效內摩擦角φ′，包線在縱軸上的截距為有效黏聚力c′。

3）如各應力圓無規律，難以繪制各圓的強度包線，可按應力路徑取值，即以作縱坐標，作橫坐標，繪制應力圓，做通過各圓頂點的平均直線（圖17.3.2-5），根據直線的傾角及在縱坐標上的截距，應按式（17.3.2-4）和式（17.3.2-5）計算φ′和c′：

式中：α——平均直線的傾角（°）；

d——平均直線在縱軸上的截距（kPa）。

17.3.3　固結不排水試驗記錄應按表17.2.3-1、表17.2.3-2和表17.2.3-3填列。