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。

固结比对石灰土动力特性的影响试验研究

以石灰改性膨胀土为研究对象,结合铁路路基实际的非等向固结状态,考虑了不同固结比或偏应力对石灰改性膨胀土动力特性的影响。通过循环振动三轴试验,对掺灰比为3%石灰改性膨胀土,在选定的6组固结比下表现出的动力特性进行了研究,得出了固结比或偏应力的变化对其产生的影响。在研究的固结比范围内,随着固结比和偏应力的增大,石灰土的动弹模量显著地增大;阻尼比则相应地表现出减小的趋势,但所受影响程度较之动弹模量略小。

固结比对黏性土动剪切模量影响的研究

采用共振柱试验方法,对固结比对黏性土最大动剪切模量和对动剪切模量比与剪应变非线性关系的影响进行了研究,并通过土层地震反应计算,初步给出了这种影响对地表反应谱作用的估计。通过对粉质黏土和粉土的系统试验,提出了计算不同固结比粉质黏土和粉土最大动剪切模量的建议公式,并与Hardin公式进行了对比。结果显示,固结比kc>1.0时的最大动剪切模量较kc=1.0时的增长程度明显比Hardin公式要大。与砂土试验结果相比,固结比对黏性土最大动剪切模量影响程度更大。同时,分析了固结比对动剪切模量比与剪应变非线性关系及对地表反应谱的影响。结果表明,固结比对黏性土动剪切模量比与剪应变非线性关系有一定影响,随固结比增加,动剪切模量比非线性关系曲线有一定提高,动剪切模量比值增大,在强地震动作用下的土层反应分析中应考虑实际固结比的影响。

固结比对砂土动剪切模量及地表反应谱的影响

采用共振柱试验方法,研究了固结比对砂土最大动剪切模量以及对动剪切模量比与剪应变非线性关系的影响。通过土层地震反应计算,初步给出了这种影响对地表反应谱作用的估计。对福建标准砂和哈尔滨砂进行了系统试验,提出了计算不同固结比砂土最大动剪切模量的建议公式,公式显示固结比kc>1、最大动剪切模量较kc=1时的增长程度明显比Hardin公式要大。同时,给出了固结比对动剪切模量比与剪应变非线性关系及其对地表反应谱的影响。结果表明,固结比对砂土动剪切模量比与剪应变非线性关系有一定影响。随着固结比增加,模量比非线性关系曲线有一定提高,在强地震动作用下的土层反应分析中应考虑实际固结比的影响。

固结比对土最大动剪切模量的影响

采用共振柱试验方法,研究了固结比对土最大动剪切模量的影响并给出了土最大动剪切模量的建议公式。通过对砂土、粉质黏土和粉土的系统试验,提出了不同固结比下土最大动剪切模量与固结比kc-1呈指数形式的增长模式,不同于Hard in公式最大动剪切模量与固结比kc呈直线形式的增长模式。同时给出了计算不同固结比下砂土、粉质黏土和粉土最大动剪切模量的建议公式,并与Hard in公式进行了对比,结果表明,固结比对土最大动剪切模量影响程度明显比Hard in公式要大,固结比对粉质黏土和粉土最大动剪切模量的影响程度要比对砂土的影响程度更大。

固结比对饱和砂土液化的影响研究

在影响砂土液化的众多因素中 ,固结比的作用已经引起了广大科研工作者的注意 ,研究表明这是影响饱和砂土液化的一个重要因素 ,本文通过动三轴实验 ,研究了在不同固结比下砂土的液化全过程 ,分析表明 ,固结比影响了砂土液化过程中的应力状态 ,从而造成在不同固结比情况下 ,砂土的应变、液化强度和孔隙水压力发展出现明显不同。固结比的不同会影响到砂土的液化应力状态 ,从而造成应变发展的不同 ,固结比为 1的实验受拉破坏先于受压破坏 ,对于其它的固结比 ,拉压破坏先后顺序与土的特性和孔隙水压力的发展有关。并且 ,由于固结比大的砂土在动荷载作用下易于达到剪胀 ,从而应力 应变曲线迅速向稳定形状过渡 ;随着固结比的增加 ,导致影响反向剪应力出现所需要的动应力也愈大 ,从而砂土液化强度会有所提高 ,但是 ,因固结比增加引起砂土强度的增加的趋势会受到动摩擦强度的限制 ;大固结比情况下的砂土进入剪胀较早 ,因而抑制了砂土残余孔隙压力的积累 ,影响了极限孔隙水压力的发展 ,研究表明 ,固结比愈大 。

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。

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。

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.

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。

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。

固结比对饱和粉土液化影响的初步探讨

通过DDS-70微机控制电磁式振动三轴仪,对不同固结比,不同围压下的重塑粉土试样进行动力试验与分析,探讨饱和粉土抗液化性能随固结比、围压的变化规律,以加深对粉土的液化特性的进一步认识。

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。

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。