基于超固结比与变形的基坑被动区土压力计算

通过对挡土结构被动区土压力计算方法与模式的分析,指出现行计算方法存在的局限性与不合理性。根据基坑开挖工程的特点,考虑了基坑被动区土体在超固结状态下K0值的计算方法,并在此基础上提出了考虑土体卸荷的变形模量的土压力与变形的计算关系式,并通过工程实例对本方法进行了对比分析。

对欠固结土的超固结比的探讨

欠固结土是在自重作用下尚未固结完成的土,欠固结土的超固结比(overconsolidationratio,简称OCR)取值在现有文献中可见两种不同的表述,分别是等于1和小于1,这容易导致概念混淆和超固结比取值误用等问题。对国内外使用较为广泛的土力学教材中超固结比相关内容进行了整理,发现超固结比有两种不同的定义表达式,这两种表达式中分母的不同是导致欠固结土超固结比取值差异的根源。采用知识图谱法,对超固结比和欠固结土的概念内涵、历史源头和研究应用等进行了综合分析,结果表明:研究欠固结土相关问题时,采用固结度或固结状态参数作为分析变量可完全替代超固结比的作用;将超固结比定义为前期固结应力与现有有效应力的比值(即OCR=p_(c)/p_(0)′,p_(c)为前期有效固结压力,p_(0)′为竖直有效应力),契合应力历史对土体工程特性影响的内在机制,也符合概念的历史渊源。

考虑超固结比与泊松效应的荷载传递模型

为了分析超固结状态及泊松效应对砂土-管桩界面剪切特性的影响,在传统双曲线荷载传递模型的基础上,采用考虑超固结比的侧向土压力系数,计入由泊松效应引起的侧向土压力增加值,建立能同时考虑砂土超固结比及管桩泊松效应的界面荷载传递模型,对其可靠性进行验证。通过算例对极限摩阻力影响因素进行分析,结果表明:超固结比从1.0增大到3.0,抗压桩和抗拔桩极限摩阻力近似呈线性增大,抗压桩提高约83.6%,抗拔桩提高约92.9%;泊松比从0.1增大到0.3,抗压桩极限摩阻力呈线性增大,提高约3.5%;抗拔桩极限摩阻力呈线性减小,降低约3.6%;桩土模量比从300增大到1 500,抗压桩极限摩阻力降低约7.6%;抗拔桩极限摩阻力提高约9.6%。

考虑超固结比影响的硬黏土应力灵敏度变化规律

为了分析土结构性对强超固结性硬黏土力学性状的影响,提出了考虑超固结比影响的固有压缩线的概念,重新定义了考虑超固结比影响的硬黏土应力灵敏度.通过耦合超固结比和土结构性对硬黏土力学性状的影响,并将应力灵敏度的概念从单一应力水平拓展至当前应力水平,探讨了考虑超固结比影响的硬黏土应力灵敏度随应力水平的变化规律.结果表明:在半对数坐标系中,考虑超固结比影响的硬黏土应力灵敏度与重塑孔隙指数呈线性关系.不同硬黏土应力灵敏度随应力水平的变化规律能够通过孔隙指数差进行归一化处理.基于考虑超固结比影响的硬黏土应力灵敏度变化规律,提出了屈服后阶段硬黏土压缩曲线的计算模型.

荷载作用下超固结比对软土抗剪强度指标影响

通过室内三轴试验,研究在荷载作用下,淤泥质粉质粘土的超固结比与抗剪强度值的关系,进而分析总结出软粘土的抗剪强度指标c,φ值随超固结比和轴向偏应力的变化规律。表明:抗剪强度值随轴向偏应力的增加而线性增加;抗剪强度值随超固结比的增加而增加,呈曲线的变化趋势。超固结比越大,土样的抗剪强度增加的速率越慢。软粘土的抗剪强度指标c,φ值随轴向偏应力的提高而线性增加,但φ值增长幅度较小;软粘土的抗剪强度指标c,φ值随超固结比的增加而增加,呈曲线的变化趋势,超固结比越大,c,φ值增加的速率越慢;与c值相比,φ值增长幅度较小。最后对试验数据加以公式拟合,提出考虑荷载作用下软粘土的抗剪强度指标c,φ值随超固结比变化的计算公式。

超固结比影响下饱和黏土力学特性试验研究

利用合肥地铁站基坑黏土进行了5种超固结比（OCR）下的原状和重塑饱和土快剪试验，分析了原状土和重塑土在不同OCR下的剪切性状、抗剪强度及强度指标黏聚力（c）和内摩擦角（φ）的变化规律。结果显示：不同OCR原状土多为应变硬化性状，重塑土超固结时多为应变软化、欠固结多呈应变硬化性状；同竖向应力时，重塑土峰值抗剪强度随OCR增加而增大；同OCR时，重塑土峰值抗剪强度随竖向应力增大而增大；同前期固结应力（Pc）和OCR时，原状土峰值抗剪强度较重塑土大；重塑土按同OCR求抗剪强度指标时，OCR增大c减小、妒增大；重塑土按同Pc求抗剪强度指标时，Pc增加c先增大后减小、妒增大；原状土抗剪强度破坏曲线在Pc值处呈明显向下弯折性状。

超固结比对静止土压力系数的影响

通过试验证实静止土压力系数随超固结比(OCR)的增大而增大的规律。当超固结比(OCR)超过2.5时,静止土压力系数与超固结比为非线性关系,可用指数函数来近似表示。对于目前的采用土压力理论计算作用于挡土结构物的侧向土压力,应考虑上述超固结比的影响,避免挡土结构物设计的不合理。

土体超固结比对次固结沉降影响的试验研究

在固结试验的基础上 ,研究超固结比对次固结沉降的影响。结果表明 :随着超固结比的增大 。

UH模型有限元程序中初始超固结比的确定方法

不排水抗剪强度与初始超固结比OCR的关系可以由三轴压缩状态下的不排水抗剪强度公式表示。首先根据该公式由强度试验数据计算土体各点OCR与其深度的关系式;然后将该关系式引入到UH模型有限元程序中;最后应用UH模型的有限元程序分别对考虑OCR随深度变化和OCR为1的不排水地基进行了数值分析,并对两种情况下的载荷-沉降曲线、随时间变化的地基表面沉降、随时间变化的结点剪应变、体应变和孔压曲线作了比较。分析可知:采用OCR随深度变化的UH模型的有限元程序能够合理考虑地基土体实际的超固结比,在非均质不排水地基的有限元分析中是有必要的。

基于CPTU的黏性土超固结比计算方法的对比分析

以江苏滨海某海上风电项目为背景,采用孔压静力触探(CPTU)技术对土层进行测试,并对土样进行标准固结试验.首先,将基于CPTU技术的土体超固结比计算方法分为基于归一化锥尖阻力和净锥尖阻力的经验方法以及基于临界状态土力学理论与圆孔扩张假设的理论方法.然后,以静探孔JT21的CPTU测试数据为例,采用CPTU技术计算黏性土超固结比,并与试验值进行对比.最后,将纳什效率系数、决定系数、均方根误差作为评价因子,采用非线性规划求解方法对原有公式经验参数进行优化处理,建立了预测江苏海域黏性土超固结比的修正预测模型.结果表明,修正预测模型的计算结果相比于初始预测模型结果更接近试验值,归一化锥尖阻力与超固结比存在线性关系.计算超固结比时推荐优先采用修正NGI模型,其决定系数为0.486,纳什效率系数为0.974.

超固结比对钢纤维混凝土能源桩力学特性影响试验研究

通过室内模型试验,对温度荷载作用下超固结比(OCR)对黏土地基能源桩热-力学特性的影响开展了研究。试验结果表明:黏土地基OCR越大热量传播的速度越慢,温度循环会导致桩顶产生累积沉降.任一深度处桩身的附加应力随温度升高而逐渐增大,随温度降低而减小,桩身各深度处应力随土体OCR的增加而逐渐增大,最大压应力发生在距填土表面2/3L处,降温阶段应力减小的速率随OCR的减小而降低。升温阶段桩体上部分产生负的侧摩阻力,下部分产生正的侧摩阻力,降温阶段正相反,桩侧摩阻力随土体OCR的增加而增大,中性点位于距填土表面2/3L深度处,在设计时要适当考虑。

欠固结状态土体的超固结比

根据有效应力原理和土体超固结比的定义,阐述了先期固结压力和土体现有上覆竖向压力均应为有效应力。基于固结理论,指出处于欠固结状态土体的超固结比应等于1而非小于1。

超固结比对黏土热固结特性的影响研究

通过开展固结压缩试验,研究了超固结比(OCR)对海相沉积软黏土热固结特性的影响。试验结果表明:加温可能使软土发生沉降或回弹。在OCR较小的情况下,加温将使软黏土产生沉降;OCR越小,温度效应导致的沉降量越大,降温后回弹较少。在OCR较大的情况下,加温将使软土产生膨胀;降温后膨胀可部分恢复,且OCR越大恢复量越大。在此基础上,根据测试结果拟合了考虑OCR影响的热固结经验关系式。该式可用来预测不同应力状态条件下软土应变随温度变化的关系。

考虑超固结比和应力速率影响的膨胀土卸荷力学特性研究

利用GDS应力路径三轴试验系统对南阳膨胀土进行3种应力速率下、4种超固结比(OCR)的被动压缩三轴试验及3种超固结比的被动挤伸三轴试验,分析了不同超固结比和应力速率下其应力(孔隙水压力)-应变关系、有效应力路径及变形模量的演化规律,对膨胀土变形模量各向异性特性进行了初步探讨。结果表明,应力速率、超固结比及卸荷路径均对膨胀土力学特性有一定影响。在被动压缩路径和被动挤伸路径下,随着应力速率和超固结比的增加,相同轴向应变时的偏应力值单调增加;不同超固结比和应力速率时膨胀土的孔隙水压力始终为负值,且其降幅总体上随超固结比的增加而增大,但其降幅随应力速率的变化规律与剪切路径有关。在被动压缩路径下,相同应变时不同应力速率下的孔压降幅基本相同;而在被动挤伸路径下,其降幅随应力速率的增加而增大。边坡开挖路径的选择对于边坡变形影响显著,被动挤伸路径下达到设定极限偏应力时的轴向应变明显大于被动压缩路径。膨胀土变形模量E100随着超固结比和应力速率的增加而增加,但各应力速率下变形模量的各向异性特性则随着超固结比的增加而变弱。

超固结比对合肥硬黏土剪胀特性的影响研究

为了定量探讨超固结比(overconsolidation ratio,OCR)对合肥硬黏土剪胀性的影响,文章对合肥地区原状硬黏土进行三轴剪胀试验,并与重塑土试验结果进行对照;制备超固结比分别为1、2、4、8的重塑土进行三轴对比试验。结果表明:OCR为2.70~4.68的原状土,其最大体积剪胀率为1.1%~3.0%,在一定范围内,OCR与最大体积剪胀率呈抛物线关系;重塑土与同深度原状土相比,最大体积剪胀率降低33.3%~36.4%,且部分土样出现先剪缩后剪胀的现象;与原状土相比,OCR越大,重塑土的剪胀性降低程度越大,重塑土样的最大体积剪胀率降低5%~51%,在一定范围内,重塑土OCR与最大体积剪胀率之间存在较强线性关系。

利用扁铲侧胀试验确定粗粒砂土的超固结比

本文利用扁铲侧胀试验对超固结砂土的土力学参数进行测试,目的是获取砂土的超固结比OCR和静止土压力系数k 0。经过一系列室内试验箱砂土物理模型试验的精确测试,分别得到在加载和卸载阶段的P 0压力值和P 1压力值,并换算成各项扁铲侧胀试验指标。试验结果表明,在扁铲侧胀试验指标中,侧胀水平应力指数K D更能反映粗颗粒砂土的超固结比,因此,可用相对密实度D r和侧胀水平应力指数K D建立超固结比OCR的表达式;由于K D/k 0和E D/σ′m之间有共同的因子,即状态参数ψ,因此可建立两者的关系式来计算静止土压力系数k 0。

基于孔穴扩张和临界状态的黏土超固结比估算

黏土超固结比常规测试方法很难消除应力释放和土体扰动的影响,提出基于孔穴扩张和临界状态概念的利用旁压试验估算黏土超固结比的新方法,该方法能够充分利用旁压试验成果和临界状态参数。运用该方法估算了4种不同类型黏土的超固结比,并与改进的固结试验得到的超固结比展开对比。结果表明:在重度超固结比黏土中,该方法与固结试验获得的超固结比变动范围相近;在轻度超固结比黏土中,该方法获得的超固结比稍大于固结试验获得的超固结比;估算结果能够满足工程勘察要求。该方法作为一种估算黏土超固结比的原位测试新方法,扩大了旁压试验成果的应用范围,具有一定的工程实用价值。

基于扁铲侧胀试验计算黏性土的超固结比与静止土压力系数

依托广州地铁18号线横沥站—番禺广场站区间岩土工程勘察项目,通过数值模拟方法进行扁铲侧胀探头贯入土体的三维有限元模拟,采用总应力法进行分析,尝试研究侧胀水平应力指数K_(D)与静止土压力系数k_(0)、超固结比OCR的相互关系,提出了适用于黏性土的静止土压力系数k_(0)、超固结比OCR的计算公式,并将计算结果与现场实测数据进行比较。研究表明:使用弹塑性本构模型并遵循最大切应力失效准则的总应力分析方法可以很好地模拟扁铲侧胀的贯入过程,经验公式获得的计算结果与现场数据及室内试验结果具有良好的一致性。

土的先期固结压力与超固结比研究

超固结比OCR是工程地质中用于评价土体固结类型的一个指标,通过计算土自重应力P0和先期固结压力试验中得到先期固结压力Pc 2个参数计算求得。文章通过对这2个参数的可靠性进行分析,认为:鉴于自重土应力的计算模型尚不够完善,以及先期固结压力试验的误差,导致超固结比计算结果的不准确,容易造成固结类型的误判。

长江漫滩相超固结软土最大动剪切模量试验研究

为探究长江漫滩相超固结软土最大动剪切模量G_(max)变化特征,利用弯曲元对原状长江漫滩相软土开展了系列试验研究,探讨了不同超固结比H_(OCR)、初始有效固结围压σ'_(3c)及孔隙比e对漫滩相软土G_(max)的影响规律。试验结果表明,当σ'_(3c)和H_(OCR)均相同时,G_(max)随e的增大而减小;H_(OCR)的增大会导致G_(max)随e的衰减速度逐渐降低,而σ'_(3c)的增大不会引起G_(max)衰减速度的变化。孔隙归准化最大剪切模量G_(max)/F(e)随归准化初始有效围压σ'_(c0)/Pa的增大而增加,但其增长速率逐渐降低,G_(max)/F(e)与σ'_(3c)/Pa呈幂函数关系。基于回归分析,提出了合理表征具有不同超固结状态、初始应力条件及密实程度的长江漫滩相软土G_(max)预测方法,并通过独立试验验证了该方法的有效性。