一种确定先期固结压力的数值计算方法

Casagrande法为土体先期固结压力计算的作图法,其关键步骤之一在于压缩曲线后半段的拟合。鉴于传统作图法的复杂、作图比例不易把握等问题,基于MATLAB编写了先期固结压力的数值计算程序。在分析该模型在压缩曲线处理上不足的基础上,考虑土样扰动因素引入一个新的试验点,提出改进的先期固结压力数值计算方法。研究表明:土样室内固结试验应做中高压固结试验,压力一般应到1 600～3 200 kPa;对中高压固结的试验数据,新的计算方法能获得更加接近实际的先期固结压力,获得更好的结果。     

土样扰动影响的评价及其先期固结压力的确定

本文在引进扰动特征量的基础上,建议一种评价受扰动土样的性质的分析方法。根据土样扰动对土的e-logp压缩曲线的影响,提出了一个能描述受到不同程度扰动土的压缩曲线的数学模型,并据此建立了利用扰动和重塑样压缩试验的结果来估算“不扰动土”（即理想土样）先期固结压力p_c的方法。通过四个场地土的试验结果验证,它对于大多数粘性土是适用的,估算的p_c值及修正后的压缩曲线可以为分析其它土工问题提供有用的数据。     

新旧软粘土路基原位固结压缩特性数值分析

针对新旧软粘土路基固结压缩沉降变形的特点,通过对试验路段新旧路地基进行钻探取样和原位试验及室内物理力学试验,通过土体固结压缩试验求取土体的压缩系数和先期固结压力,用以判断土的压缩性和计算路基沉降。基于卡萨格兰德法,用多项式拟合e-lgp曲线,分析比较后确定曲线的拟合数学模型,然后根据先期固结压力的数值分析,应用Matlab软件实现其数值求解,反演新旧路基软粘土路基原状土固结现状。     

基于CPTU确定软黏土超固结比的理论改进方法

 利用孔压静力触探(piezocone penetration test,CPTU)试验结果确定超固结比(over consolidation ration,OCR)不仅能避免传统室内试验方法中土样扰动的问题,还能得到地层剖面上连续的OCR值。将静力触探锥头的挤土模式看作是球形孔的扩张,锥面上的正应力和剪应力分别假定为极限扩孔压力和锥–土接触摩擦力;基于修正剑桥模型中圆孔扩张的近似闭合解,提出了利用CPTU测试结果确定OCR的理论改进方法。分别选取轻超固结和重超固结场地的CPTU试验结果,对提出方法的可靠性进行验证。结果表明,在综合考虑锥面粗糙度以及贯入速率等因素的影响后,预测得到的OCR值较已有理论方法更接近实测结果。最后在连云港海相黏土中对该理论改进方法进行应用,计算表明该土层处于欠固结～轻超固结状态。     

上海粘土的准超压密特性

室内试验成果表明,上海粘土的准先期固结压力较天然有效上复压力大得多。本文根据临界状态原理来讨论准先期固结压力对土特性的影响。通过室内三轴试验测定出上海粘土的正常固结线、临界状态线及天然强度线,并给出各线的表达式。从土的固结、强度、应力-应变关系及孔隙压力的变化规律说明天然地基具有轻度的准超压密特性。最后,我们认为在进行此类地基的沉降计算及稳定分析时,应考虑准先期固结压力的作用,以提高设计水平。     

饱和黏性土抗剪强度的试验方法

饱和黏性土的工程特性,与其应力状态密切相关。自然状态的地基土固结应力状态以及工程设计工况的应力状态,是确定地基土抗剪强度试验方法必须考虑的问题。通过原状土的土工试验,分析研究饱和黏性土抗剪强度试验方法及对其抗剪强度指标的影响,提出现场取得的不扰动土样,在试验室进行抗剪强度试验,必须进行恢复土样初始应力状态的预处理;应针对实际工程问题需要,确定固结压力及排水条件进行土样的剪切试验;资料整理时应区分工程应用的应力条件,小于前期固结压力的压力段和大于前期固结压力的压力段分别进行统计分析,确定抗剪强度指标。     

土的弹塑性与先期固结压力的试验研究

土是弹塑性变形体,先期固结压力使土塑性变形减小,土的弹性变形与土类及压力有关,与土的先期固结压力无关.根据土弹性、塑性变形与先期压力之间的变化规律,可以找出一个土的先期固结压力的测定方法.     

求取先期固结压力方法的发展与综述

就如何确定土的先期固结压力作了探讨,在分析传统经验法确定先期固结压力的基础上,提出了修正法和数学模型法等改进方法确定Pc值,并探讨了这些方法在应用中存在的优缺点,从而为求取先期固结压力提供了参考依据。     

采用还原法确定软土的扰动指数先期固结压力和现场压缩曲线

本文对软土的形成和特性作了简要介绍，针对软土容易扰动的特点，提出采用还原法确定软土的扰动指数，先期固结压力和现场压缩曲线。并可作为取样，试验质量的判定依据之一。     

在CRL固结试验中确定先期固结压力P_c

本文利用计算机对等加荷速率（CRL）固结试验过程进行了模拟分析,并采用“栓塞效应”理论解释了在先期固结压力Pc附近孔隙水压力分布及其土样变形速率的变化特征。计算分析及大量的试验结果都表明,在CRL试验条件下,试样的变形速率-平均有效应力曲线在Pc附近会出现典型的波动变化。进一步分析证实,这种现象与Pc有唯一确定的关系。本文分析了产生这种波动现象的原因和机理,并由此提出利用CRL试验的变形速率-平均有效应力曲线确定先期固结压力Pc的方法。     

击实砾质土抗拉强度试验研究

抗拉强度是黏性土的一个比较重要的力学性质,由于在工程中使用相对较少,对其研究并不多。实际上,诸如土体裂缝、坍塌、土石坝心墙水力劈裂等不少工程问题都与抗拉强度有着密切的关系。对3种砾质土进行击实试样的抗拉强度试验,研究抗拉强度随试样干密度、前期固结压力和含水率等的变化规律。试验结果表明,击实砾质土抗拉强度随着干密度的增加而增加,增加幅度显著;随着前期固结压力的增加,土的抗拉强度也增大,但在试验范围内(固结压力100～500kPa)增大并不明显。随着含水率的增加,抗拉强度稍有减小。在所试验的含水率、密度和前期固结压力范围内,试验得到的砾质土抗拉强度为20～80kPa。     

基于位错理论的饱和土渗流特性CPTU评价研究

孔压静力触探（CPTU）测试数据通常用于土层划分和岩土工程设计参数评价。国际上CPTU测试技术的最新进展之一在于采用测得的锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力快速、连续地获得饱和土的渗透系数,以避免孔压消散试验费时的缺点。首先简要回顾了基于CPTU测试资料确定饱和土渗透系数的的研究成果,并进行了分析与改进,提出了基于位错理论和圆柱面径向流模型的水平向渗透系数预测新方法。选取典型场地进行了CPTU测试,并在黏性土场地采用薄壁取土器获得无扰动的原状试样,进行室内水平向渗透试验,在无黏性土场地进行现场钻孔抽水试验。以室内渗透试验和现场抽水试验的结果为参考,对3种基于CPTU连续评价饱和土渗透系数的方法进行了对比分析。研究表明,位错理论适用于评价饱和土的原位渗透系数,然而准确性与所采用的渗流模型有关。对国际标准CPTU探头,孔压过滤环位于锥肩（u₂）位置时,采用圆柱面的径向流模型能够获得最为准确的水平向渗透系数预测结果,采用球面流或半球面流模型时趋于低估土层的渗透性。     

A case study in evaluating the status of consolidation of a soft soil deposit by incomplete piezocone dissipation tests using laboratory and field data

By using the piezocone penetration test (PCPT or CPTu), one can develop not only a better understanding of the soil stratification, but also an understanding of soil behavior parameters related to soil compressibility, as well as soil strength. This paper describes a case study that utilizes incomplete piezocone dissipation test to estimate status of consolidation of a soil deposit. Incomplete pore pressure dissipation record of PCPT is extrapolated on an inverse time scale (1/t method) to estimate the “in situ” pore pressure and “residual excess” pore pressure. No case study has been reported in open literature where this methodology has been utilized to estimate the status of consolidation of the soil deposit. In this paper, the 1/t method was verified using dissipation data from rigorous calibration chamber tests and field test data.     

确定前期固结压力的一个简单数学模型

前期固结压力是判断土应力历史的最常用指标。为能够更加准确地确定前期固结压力,首先将超固结土压缩线上曲率最大时所对应的竖向应力引入到单对数坐标中,建立正常固结土和超固结土统一的一维压缩线方程。然后,基于该方程严格推导出前期固结压力的计算式。该计算式是一个显式函数,无需采用编程计算,且只需土的压缩指数Cc及一维压缩线的渐进线在单对数坐标中的纵轴截距N两个常见参数,便于工程师应用。最后,通过两个算例验证所提数学模型的合理性。     

Interpretation of cone resistance and pore-water pressure in clay with a modified spherical cavity expansion solution

A theoretical approach to interpreting the cone penetration resistance and the pore-water pressure measured on the face of the cone during piezocone tests of clays is proposed. The mechanism for the penetration of the piezocone is assumed to be spherical cavity expansion in modified Cam clay critical-state soil. Using large strain theory, the spherical cavity expansion problem is reduced to solving a system of first-order ordinary differential equations for effective stresses in the plastic zone. By taking the normal and shear stresses acting on the cone face to be the ultimate cavity expansion pressure and the effective friction at the cone–soil interface, respectively, the cone resistance was evaluated at force equilibrium. The pore-water pressures induced by cone penetration include components caused by changes in normal and shear stresses, for which the normal term can be predicted by integrating the radial equilibrium equation in terms of total stress. As it is based on an exact constitutive relationship, the present method takes more factors (such as the effects of interface shear and the traditional overconsolidation ratio) into account than other methods of tackling this problem. Comparisons between the predicted and measured values of cone resistance and pore-water pressure at different well-documented sites are in good agreement for most relatively homogeneous low- and medium-sensitivity clay sites.     

K0固结软黏土的应变率效应研究

在已建立的K0固结软土弹黏塑性本构模型基础上,推导了一维先期固结压力和三轴不排水抗剪强度的计算式,并着重分析了应变率对两者的影响,分别用各自的应变率参数表征。强度应变率参数ρ仅取决于次固结系数与压缩指数的比值,与土体固结应力、固结历史及试验类型均无关;先期固结压力应变率参数ρn则与该比值及压缩参数Λ都有关,且一般有ρn>ρ。对于无机质软黏土,应变率增大10倍时,先期固结压力增长8%～21.2%,不排水强度增长7.2%～12.2%,与试验结果较吻合。考虑到室内试验与原位的应变率差异,建议先将试验所得先期固结压力及不排水抗剪强度按本文规律进行应变率修正,再应用于原位情况。OCR越大,不排水强度比随应变率增长越快。     

考虑软土结构强度的次固结特性试验研究

常规的次固结系数C_a计算方法并没有考虑土体结构性的影响。对原状土和人工结构性土进行了一系列的次固结压缩试验,研究了结构强度q对软土次固结系数C_a的影响。研究表明所提出的先期固结压力p_c计算方法有效地降低了Casagrande 法的误差;人工结构性土能够很好地反映结构性对土体固结特性的影响;结构性的存在能够减小土体进入次固结阶段所需时间;当荷载接近或超过土体的结构屈服应力σ_k时,土体残余的结构性有利于次固结变形的发展;软土的次固结系数C_a随着结构强度q的增加呈较好的线性增长关系;所提出的次固结系数C_a计算方法引入了结构强度q,为预测结构性软土的次固结变形提供依据。     

泥炭土的固结特性试验研究

沉降量大且沉降持续时间长是修建在泥炭土地基上的工程所面临的主要问题,而目前国内外学者对泥炭土固结特性的研究结果不尽一致。鉴于此,本文以云南某高速公路泥炭土路段为依托,参照一般土体的室内土工试验方法,对不同有机质含量的泥炭土进行了基本性质试验和一维蠕变试验。结果表明:有机质含量越高,泥炭土的次固结变形量越大。强泥炭质土和泥炭在不同压力下主固结完成时间较短,且基本不受固结压力的影响,这与淤泥质土的相应规律有较大差别。此外,先期固结压力对强泥炭质土和泥炭的次固结沉降速率有很大的影响,而且当荷载大于先期固结压力时,按照一般土体的试验方法进行一维固结试验所得强泥炭质土、泥炭的e-lgt曲线未出现反弯点。弱泥炭质土可参照一般软粘土的方法用e-lgt曲线确定次固结系数,其次固结系数随压力的变化规律与一般软土的变化规律一致,即次固结系数随固结压力先增大后减小。