孔隙水壓力系數(shù)簡(jiǎn)介

不排水條件下，孔隙水壓力增量與應(yīng)力增量關(guān)系的系數(shù)，以B表示。

B=1/（1 n（Cv/C））

B——孔隙水壓力系數(shù)

Cv——孔隙流體的體積壓縮系數(shù)

C——土骨架的體積壓縮系數(shù)

n——孔隙率

對(duì)于飽和的巖與土，孔隙水的壓縮系數(shù)Cv很小。在巖石中，結(jié)構(gòu)的剛度很大（C很小），固B值較小，而土骨架的壓縮性大（C較大），故對(duì)飽和土而言，B值取1；對(duì)非飽和土，孔隙流體的壓縮性，即Cv的數(shù)值增大，B值依賴于飽和度S。2100433B

1 試驗(yàn)方法

三軸試驗(yàn)在GDS 全自動(dòng)靜動(dòng)三軸儀上進(jìn)行。試樣尺寸為Ф39.1 mm ×80.0 mm。選取某水利施工現(xiàn)場(chǎng)粘土料分別進(jìn)行了三軸UU、CU 及CD 試驗(yàn)，土樣過2 mm 篩后按土料輕型擊實(shí)最大干密度制備，土樣混合均勻后按三層擊實(shí)。試樣先進(jìn)行抽氣飽和，然后在三軸儀上進(jìn)行孔隙水壓力系數(shù)檢測(cè)，如果孔隙水壓力系數(shù)B 小于0.98，則需進(jìn)行反壓飽和，直到B≥0.98 為止。飽和完成后分別在圍壓100 kPa、200 kPa、300 kPa 下進(jìn)行三軸UU、CU 及CD 試驗(yàn)。

2 三軸強(qiáng)度指標(biāo)成果

試驗(yàn)處理數(shù)據(jù)時(shí)取最大主應(yīng)力差作為破壞取值標(biāo)準(zhǔn)，

三軸CU 試驗(yàn)得到的有效應(yīng)力指標(biāo)與CD試驗(yàn)得到的強(qiáng)度指標(biāo)較為接近，CU 試驗(yàn)得到的有效應(yīng)力內(nèi)摩擦角比CD 試驗(yàn)低1.1o，采用測(cè)孔壓的三軸CU 試驗(yàn)?zāi)塬@得較為可靠的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。

3 試樣破壞形式

圖2 是試驗(yàn)后試樣典型的剪切面樣式，從左至右分別為圍壓300 kPa 下的UU、CU 試驗(yàn)及CD 試驗(yàn)。由圖2 可知，試樣的主要破壞形式為沿著一個(gè)剪切面發(fā)生破壞。

根據(jù)摩爾-庫(kù)倫強(qiáng)度準(zhǔn)則，在三軸試驗(yàn)中，當(dāng)土樣達(dá)到極限平衡時(shí)，土樣單元中與大主應(yīng)力作用面夾角為45o φ/2 的面上會(huì)發(fā)生破壞。理想狀態(tài)下，如果土樣均勻且應(yīng)力分布均勻的話，剪切位移會(huì)散布在整個(gè)土樣空間而不會(huì)集中在一個(gè)平面，土樣發(fā)生鼓脹，而不會(huì)出現(xiàn)剪切面，且試樣頂部及端部受到透水石的約束，表現(xiàn)為中部發(fā)生鼓脹。但一般條件下試驗(yàn)很難保證試樣與應(yīng)力分布絕對(duì)均勻，這樣的話試樣的某一個(gè)或幾個(gè)與大主應(yīng)力作用面為45o φ/2 的斜面會(huì)先發(fā)生破壞，試樣就會(huì)沿著與大主應(yīng)力作用面夾角為45o φ/2 的某一個(gè)或幾個(gè)剪切面發(fā)生破壞，試樣的變形主要集中在破壞面上 。

雖然摩爾-庫(kù)倫破壞理論是早于有效應(yīng)力原理且針對(duì)一般的固體材料提出的，一般固體材料沒有孔隙水壓力，強(qiáng)度由總應(yīng)力控制。但土是碎散顆粒材料，與連續(xù)固體材料有很大的區(qū)別，其強(qiáng)度由有效應(yīng)力確定，土樣破壞是由于土體單元有效應(yīng)力達(dá)到了極限平衡狀態(tài)。如果土樣的破壞面由總應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算得到，那么在某些條件下的三軸試驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)不合理的情況。在不同圍壓條件下進(jìn)行不排水剪切，對(duì)于剪前密度相同的飽和粘土樣，其偏應(yīng)力破壞值也相同。如果對(duì)相同的試樣分別做兩組三軸試驗(yàn)，第一組試驗(yàn)先在100 kPa 壓力下進(jìn)行等壓固結(jié)，然后關(guān)閉排水閥，分別將圍壓調(diào)為100 kPa、200 kPa及300 kPa 下進(jìn)行不排水剪切。三個(gè)壓力下土樣的密度一致，因此不同壓力下的偏應(yīng)力破壞值也應(yīng)該相同，得到的總應(yīng)力包線為一條水平線，即φ1=0。

第二組試驗(yàn)試樣分別在100 kPa、200 kPa 及300 kPa壓力下進(jìn)行等壓固結(jié)，然后在不排水條件下進(jìn)行剪切，可得到總應(yīng)力內(nèi)摩擦角φ2>0。如破壞角按總應(yīng)力來計(jì)算，兩個(gè)試驗(yàn)試樣的破裂角計(jì)算值不同，分別為αf=45o 與αf=（45o φ2/2)>45 o，這樣的話就出現(xiàn)了矛盾，兩組試驗(yàn)中100 kPa 圍壓下剪切的試樣試驗(yàn)條件完全相同，不可能出現(xiàn)兩個(gè)不同的破裂角?？梢?，破裂角用總應(yīng)力指標(biāo)來計(jì)算是不對(duì)的，結(jié)合試驗(yàn)論證分析可知，三軸試驗(yàn)的破裂角只能通過有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)來計(jì)算 。

通過動(dòng)三軸儀對(duì)天津市塘沽地區(qū)54組軟土試件的實(shí)驗(yàn)研究，探討了塘沽地區(qū)二個(gè)上的動(dòng)力特性，即：軟土固結(jié)系數(shù)（Ca）與天然含水量（W）關(guān)系為Ca＝OW；測(cè)試的最大剪切模量與Ps測(cè)井所得剪切模量有較好的對(duì)比規(guī)律，約在現(xiàn)場(chǎng)化；淤泥、淤泥質(zhì)土同屬軟土，其動(dòng)力學(xué)參數(shù)無本質(zhì)區(qū)別，但兩者Edmax系不同；塘沽地區(qū)飽和粘土是一種粘彈性體，適應(yīng)等效線性模型；塘沽地孔隙水壓力系數(shù)（A）是上下兩個(gè)陸相層的1．75倍；地基上動(dòng)荷載下的載下的強(qiáng)度，對(duì)總強(qiáng)度而言，8級(jí)地震之內(nèi)動(dòng)強(qiáng)度降低值在靜條件下的化；土的動(dòng)強(qiáng)度隨循環(huán)振動(dòng)次數(shù)的增加而遞減，應(yīng)力比了σd/σo′與導(dǎo)次數(shù)（Nf）呈冪函數(shù)關(guān)系。因此，從塘沽地區(qū)24m以上靜三軸剪切試驗(yàn)線類型可以證明，本區(qū)晚更新世以來地殼活動(dòng)明顯。 2100433B