土的先期固结压力试验研究

　　摘要：本文通过室内土工试验，通过对试验数据的测得和分析，研究了土的先期固结压力在不同条件下与土的埋深的关系。为工程的应用提供一定的依据。
　　关键词：先期固结压力；试验测试
　　1前言
　　土的先期固结压力是地基沉降计算时考虑土的应力历史所需的重要指标。超固结状态常由于过去地面上有厚土层或冰川覆盖，现在被移去，或由于地下水位大幅度下降等所引起；而欠固结则因为土层系新近沉积，在自重下尚未达到完全固结所致。[1]
　　2土的先期固结压力
　　2.1先期固结压力的分类[2]
　　土的先期固结压力PC是指土层在历史上经受过的最大有效固结压力。它是判断天然土层所处固结状态的一个重要指标。也是考虑应力历史对土层变形量影响的一个重要计算参数。
　　将某层土的先期固结压力与该层土目前上覆土层的有效自重奋力PC进行比较，可将天然土层分成三种固结状态。
　　（1）正常固结土：指土层在自身重力作用下自然沉积并固结稳定，且其固结过程中没有受过侵蚀，卸荷或其他荷载的作用（PC=P0）。
　　（2）欠固结土：指新近沉积起来的土层，该土层在自身重务作用下尚未达到固结稳定，属于欠压密状态（PC<P0）
　　（3）超固结土：指由于土层上覆古老建筑物的拆毁，地下水位的长期变化以及土的干缩等作用使土层形成超压密状态土（PC>P0）。
　　2.2先期固结压力室内土工试验方法[3]
　　（1）主要仪器设备：试验主要包括固结仪、百分表、环刀、护环、透水板水槽及加压上盖等。
　　（2）试验步骤
　　①在固结容器内放置护环透水板和薄型滤纸将带有试样的环刀装入护环内放上导环试样上依次放上薄型滤纸透水板和加压上盖并将固结容器置于加压框架正中使加压上盖与加压框架中心对准安装百分表或位移传感器。
　　②施加预压力。
　　③本试验施加的各级压力压力采用的等级（KPa）为:12.5，25，50，100，200，400，200，100，50，100，200，400，800，1600。施加每级压力后每小时变形小于0.01mm即可施加下一级荷载，与标准固结试验不同的是先期固结压力在加荷到400KPa时需进行卸载再加载，直到所有荷载施加完毕。
　　④试验结束后，利用软件所采集的土工试验数据，得到土的固结压缩指标。
　　3工程实例中的数据分析
　　3.1试验数据
　　本试验研究以沈阳苏家屯货场工程区的土样进行试验研究。根据工程勘察及设计的需要，根据部孔情况选择了部分孔号的土样进行了先期固结压力的试验研究。所测得先期固结压力及部分力学指标和物理指标如下表3.1所示。由于篇幅有限只列出部分孔试验数据。
　　
　　表3.1土的物理及力学性质试验结果
　　
　　土 取 土的物理性质 界限含水率 压缩系数 压缩模量 土的自重 先期固结 工程分类
　　样 土 含 湿 饱 孔 液 塑 100～200 100～200 自重 先期 土的定名
　　编 深 水 密 和 隙 限 限 MPa-1 Mpa 压 固结 
　　号 度 率 度 度 比 ％ ％   力 压力 
　　 ｍ ％ g/cm3 ％ ｅ     kPa kPa 
　　3-1 4.0-4.2 23 2.04 97.8 0.64 31.8 19.2 0.2 8.3 80.2 285.1 粉质粘土
　　3-2 6.0-6.2 27.5 1.92 92.8 0.806 32.4 19.6 0.41 4.4 113.1 141.2 粉质粘土
　　3-3 8.0-8.2 17.1 2.03 81.8 0.569 30.8 18.6 0.24 6.5 164.8 227.8 粉质粘土
　　7-1 4.0-4.2 24.2 1.99 94.4 0.697 32.1 19 0.27 6.4 80.2 160.3 粉质粘土
　　7-2 5.0-5.2 29.6 1.91 95.2 0.846 33.8 20.8 0.5 3.7 92.4 133.2 粉质粘土
　　7-3 7.5-7.7 24.1 1.98 93 0.705 32.8 19.7 0.24 7 147.4 223.7 粉质粘土
　　10-1 3.0-3.2 24.6 2 96.3 0.695 33.6 19.7 0.27 6.2 59.8 188.6 粉质粘土
　　10-2 6.0-6.2 27.2 1.95 95.5 0.775 33.3 19.5 0.44 4 116 117.1 粉质粘土
　　10-3 7.5-7.7 20.2 1.97 84.3 0.647 27 17.3 0.3 5.5 148.3 264.3 粉土
　　
　　从上述表格中可以看出，该勘察区的所有土层的先期固结压力PC均大于土的自重压力P0，为超固结土；该勘察区的第一层土（3-5m）的先期固结压力明显大于第二层土（5-7m）的先期固结压力；第二层土的先期固结压力小于第三层土（7-9m）的先期固结压力。
　　3.2试验结果分析
　　（1）在土层的形成过程中，随着埋深的增加（深度越大土层受外界扰动的可能性越小），土层的上覆荷载增加，土的先期固结压力随着深度的增加而增大。即该试验区中第三层先期固结压力大于第二层。
　　（2）在接近地表附近，尤其是可能为回填土层，由于外界施工等因素的存在，上覆土层可能经过夯击等外力的作用，浅层土的先期固结压力可能会大于临层土的先期固结压力。而这种作用由于时间效应还未作用到深层土。
　　（3）土的先期固结压力与土的物理性质及其它相关力学性质一样，具有分层特性。
　　4.结语
　　本试验以沈阳苏家屯货场勘察区土样为研究对象，对土的先期固结压力进行了试验研究。研究表明由于外界因素的影响，埋深可以作为土的先期固结压力作为参考依据，但是各层土的先期固结压力的大小应结合实际情况并通过试验进行研究。
　　参考文献：
　　［1］赵树德.工程地质与岩土工程[M].西安：西北大学出版社，1998.
　　［2］张克恭，刘松玉.土力学[M],北京：中国建筑工业出版社，2010.
　　［3］GB-T50123-1999，土工试验方法标准[S]

《土的先期固结压力试验研究》

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