预固结压力1 )应力历史及预固结压力的概念应力历史是指在天然土层的形成过程及其他地质历史中,土中有效应力的变化过程。 根据粘性土形成和存在过程中受到的地质作用和应力变化,压缩过程和固结状态也不同,但土体的荷载和卸荷对粘性土的压缩性有非常大的影响。 土层在其应力历程中受到的最大竖向有效应力称为预固结压力,用p c表示。
超前固结压力p c与土层现有上部压力p 1之比,称为超固结比,通常表示为OCR,OCR=p c /p 1。 根据OCR可将天然土层分为3种固结状态,如图所示。
正常固结状态
如图所示,这种状态意味着土层在历史上最大固结压力p c的作用下压缩稳定,堆积后土层厚度没有大的变化,也没有受到其他荷载的继续作用。 即,p c=p 1=h。
厚度没有大的变化,也没有受到其他负荷的继续作用。 即,p c=p 1=h。
超固结状态
如图所示,这种状态意味着天然土层在地质历史上受到的固结压力p c大于现今的上覆压力p 1。 覆层压力从p c减少到p 1,可能是地面上升和水流冲刷,侵蚀了其上部的部分土体,或者是古冰川下的土层曾经受到冰荷载的压缩后,由于气候变暖、冰川融化,覆层压力减少等。
固结不足状态
如图所示,这种状态意味着土层在历史上最大固结压力p c的作用下压缩稳定,固结完成。 此后,由于某种原因土层持续堆积或加载,目前形成了大于p c的自重压h,但由于时间不长,由h引起的压缩固结尚未完成,正在压缩中。 因此,该固结状态下土层p c <; p 1=h,称为未固结土。
工程中遇到的土一般是经过漫长的地质年代形成的,在土的自重应力作用下已经达到了硬度
结处于稳定的状态。 所以工程中大多为常规固结或超固结土。 未固结土比较少见,主要包括以下两种情况:
新沉积或沉积的填土层;
正常固结土层施工时,通过采取降水措施,增加土中有效应力,使土层从正常固结状态
状态变化为固结不足状态。
2 )预固结压力的确定预固结压力是土区分正常固结土、超固结土和欠固结土的重要指标,如何确定
土的预固结压力很重要。 确定预固结压力的方法很多,应用最广泛的是基于美国学者卡萨格兰德提出的e-lg p曲线作图法确定预固结压力
其作图顺序如图所示
找出e唱lg p曲线上曲率半径最小的点a,过a点作为水平线A1,作为切线A2;
构造2A1的平分线A3
将lg p曲线的直线段的延长线作为e唱,与A3在b点相交。 与b对应应力是预固结压
力量电脑。
显然,该方法仅适用于e-lg p曲线曲率变化明显的土层,否则难以确定a点。 另外,曲线曲率随e轴坐标比率的变化而变化,目前没有统一的坐标比率,且人为因素影响较大,得到的p c值未必准确。
另外,在结构性强的土中,室内的e-lg p曲线中也有曲率骤变的b点,但不是由先行固结压力引起的,而是结构强度的反映。 此时,b点不表示预固结压p c,而是土的结构强度。 因此,预固结压力应结合场地地形、地貌等形成历史的调查资料综合分析确定。
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