浸湿条件下湖区地表硬壳层黏土侧压力系数K0变化规律的试验研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第 44 卷第 1 期 2013 年 1 月
中南大学学报(自然科学版) Journal of Central South University (Science and Technology)
Vol.44 No.1 Jan. 2013
浸湿条件下湖区地表硬壳层黏土侧压力系数 K0 变化规律的试验研究
贺炜，王芳洪，付宏渊 (长沙理工大学 公路工程省部共建教育部重点实验室，湖南 长沙，410114)
基金项目：国家自然科学基金资助项目(50908024)；西部交通建设科技项目(2009318000048)；湖南省交通科技项目(200904) 通信作者：贺炜(1982−)，男，湖南株洲人，副教授，从事岩土工程防灾减灾、非饱和土理论与应用、深基础工程等研究；电话：13755048868； E-mail: heweicslg@yahoo.com.cn
土体在无侧向变形条件下的静止侧压力系数 K0 表示土体水平有效应力与竖向有效应力的比值，被广 泛用于确定土压力及初始应力场，是工程中极为重要
收稿日期：2012−01−13；修回日期：2012−03−24
的参数之一。在工程中通常认为，正常固结土的 K0 为常数，而超固结土的 K0 与固结比有关[1−2]，且不同 文献推荐了不同种类土的 K0 参考值。但在实际工程
Experimental study on behavior of coefficient K0 of Dongting Lake clay in wetting process
HE Wei, WANG Fanghong, FU Hongyuan
(School of Civil & Architecture, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China) Abstract: In order to study the effect of factors such as water content on the coefficient of lateral earth pressure at rest K0 of clay, the test apparatus taken into account wetting process of sample was designed, in which samples were vertically loaded by cylinder, and the lateral earth pressure was measured by strain gauges glued at three levels on the side ring. Undisturbed soil sample was gotten at 2 m below the ground around abutment of Cangerzong bridge in Hanshou county in Dongting Lake district. In the test, the relationship among vertical stress, vertical strain, lateral earth pressure and time were studied, and stress condition, stress path and behavior of K0 were analyzed. The results show that K0 of totally dry clay decreases from 0.40 to 0.21 with the increase of dry density of sample, and the larger the density, the lower the rate of decrease of K0. When the constant vertically load σ1 is 655 kPa, a large settlement in the sample occurs in wetting processs, and K0 finally decreases to 0.16. Key words: geotechnical engineering; coefficient of lateral earth pressure at rest K0; Dongtingபைடு நூலகம்Lake clay; wetting conditions
352
中南大学学报(自然科学版)
第 44 卷
中，土体含水率等也对 K0 有较大影响[3]。在蓄洪区等 具有浸湿条件的地区进行工程下部结构设计时，必须 计入该因素的影响，因此，对浸湿条件下土体 K0 变化 规律进行试验研究具有重要的工程参考价值。最早在 室内测试土体 K0 的是 Terzaghi，其采用测量土样中钢 片抽出力的方式间接测量 K0 ，但这种方法在理论上 仅适用于无黏性土。之后，各国学者相继对土体 K0 展开研究，如杨慕怀等[5]自行研制了 K0 试验设备；在 水利规范中推荐“侧压力仪”测试 K0 。使用常规三 轴仪， 在试件中部安装侧向变形指示器亦可测得 K0[7]， 但这种方法较难控制， 难以精确保证试件无侧向变形。 在影响机理方面，目前进行的研究主要集中于考虑固 结历史、应力等因素的影响，如 Zhao 等 研究了高应 力水平下固结应力对正常固结饱和淤泥 K0 系数的影 响规律。目前，考虑含水率等因素影响的研究较少， 仅见杨和平等 采用 GDS 非饱和三轴系统对宁明非饱 为 和膨胀土 K0 随着含水量的变化规律进行试验研究。 此，本文作者拟自行研制可考虑浸湿条件的室内试验 仪器， 测定洞庭湖区地表硬壳层黏土在浸湿条件下 K0 及应力状态的变化规律。
摘要：为了研究土样含水率等因素对黏土侧压力系数 K0 的影响，自行研制可考虑土体浸湿过程的实验仪器，采 用气缸对试样施加竖向荷载，并在侧壁环上粘贴电阻应变片测定试验过程中试样的侧向应力。在洞庭湖区汉寿仓 儿总大桥桥台处地表以下 2 m 处取工程土样进行分析。在试验过程中，采用蠕动泵对仪器底座通水，使试样在较 小流量作用下均匀浸湿，模拟实际工程中的浸湿条件，分别测试试样的竖向应力、竖向应变、侧向压力等随时间 的变化规律，以此为基础对试样的应力状态、应力路径、K0 在试验过程中的变化规律及其与试样干密度之间的关 系进行分析。研究结果表明：干燥湖区地表硬壳层黏土 K0 随密度的增大而减小，由初始的 0.40 减小至 0.21，但 其减小的速度随密度的增大而有所减缓；在竖向恒定荷载 σ1=655 kPa 作用下，完全干燥的湖区地表硬壳层黏土在 浸湿后会发生较大竖向变形，且 K0 从 0.21 逐渐减小，最后趋于稳定值 0.16。 关键词：岩土工程；侧压力系数 K0；洞庭湖区地表硬壳层黏土；浸湿条件 中图分类号：TU433 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2013)01−0351−05
中南大学学报(自然科学版) Journal of Central South University (Science and Technology)
Vol.44 No.1 Jan. 2013
浸湿条件下湖区地表硬壳层黏土侧压力系数 K0 变化规律的试验研究
贺炜，王芳洪，付宏渊 (长沙理工大学 公路工程省部共建教育部重点实验室，湖南 长沙，410114)
基金项目：国家自然科学基金资助项目(50908024)；西部交通建设科技项目(2009318000048)；湖南省交通科技项目(200904) 通信作者：贺炜(1982−)，男，湖南株洲人，副教授，从事岩土工程防灾减灾、非饱和土理论与应用、深基础工程等研究；电话：13755048868； E-mail: heweicslg@yahoo.com.cn
土体在无侧向变形条件下的静止侧压力系数 K0 表示土体水平有效应力与竖向有效应力的比值，被广 泛用于确定土压力及初始应力场，是工程中极为重要
收稿日期：2012−01−13；修回日期：2012−03−24
的参数之一。在工程中通常认为，正常固结土的 K0 为常数，而超固结土的 K0 与固结比有关[1−2]，且不同 文献推荐了不同种类土的 K0 参考值。但在实际工程
Experimental study on behavior of coefficient K0 of Dongting Lake clay in wetting process
HE Wei, WANG Fanghong, FU Hongyuan
(School of Civil & Architecture, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China) Abstract: In order to study the effect of factors such as water content on the coefficient of lateral earth pressure at rest K0 of clay, the test apparatus taken into account wetting process of sample was designed, in which samples were vertically loaded by cylinder, and the lateral earth pressure was measured by strain gauges glued at three levels on the side ring. Undisturbed soil sample was gotten at 2 m below the ground around abutment of Cangerzong bridge in Hanshou county in Dongting Lake district. In the test, the relationship among vertical stress, vertical strain, lateral earth pressure and time were studied, and stress condition, stress path and behavior of K0 were analyzed. The results show that K0 of totally dry clay decreases from 0.40 to 0.21 with the increase of dry density of sample, and the larger the density, the lower the rate of decrease of K0. When the constant vertically load σ1 is 655 kPa, a large settlement in the sample occurs in wetting processs, and K0 finally decreases to 0.16. Key words: geotechnical engineering; coefficient of lateral earth pressure at rest K0; Dongtingபைடு நூலகம்Lake clay; wetting conditions
352
中南大学学报(自然科学版)
第 44 卷
中，土体含水率等也对 K0 有较大影响[3]。在蓄洪区等 具有浸湿条件的地区进行工程下部结构设计时，必须 计入该因素的影响，因此，对浸湿条件下土体 K0 变化 规律进行试验研究具有重要的工程参考价值。最早在 室内测试土体 K0 的是 Terzaghi，其采用测量土样中钢 片抽出力的方式间接测量 K0 ，但这种方法在理论上 仅适用于无黏性土。之后，各国学者相继对土体 K0 展开研究，如杨慕怀等[5]自行研制了 K0 试验设备；在 水利规范中推荐“侧压力仪”测试 K0 。使用常规三 轴仪， 在试件中部安装侧向变形指示器亦可测得 K0[7]， 但这种方法较难控制， 难以精确保证试件无侧向变形。 在影响机理方面，目前进行的研究主要集中于考虑固 结历史、应力等因素的影响，如 Zhao 等 研究了高应 力水平下固结应力对正常固结饱和淤泥 K0 系数的影 响规律。目前，考虑含水率等因素影响的研究较少， 仅见杨和平等 采用 GDS 非饱和三轴系统对宁明非饱 为 和膨胀土 K0 随着含水量的变化规律进行试验研究。 此，本文作者拟自行研制可考虑浸湿条件的室内试验 仪器， 测定洞庭湖区地表硬壳层黏土在浸湿条件下 K0 及应力状态的变化规律。
摘要：为了研究土样含水率等因素对黏土侧压力系数 K0 的影响，自行研制可考虑土体浸湿过程的实验仪器，采 用气缸对试样施加竖向荷载，并在侧壁环上粘贴电阻应变片测定试验过程中试样的侧向应力。在洞庭湖区汉寿仓 儿总大桥桥台处地表以下 2 m 处取工程土样进行分析。在试验过程中，采用蠕动泵对仪器底座通水，使试样在较 小流量作用下均匀浸湿，模拟实际工程中的浸湿条件，分别测试试样的竖向应力、竖向应变、侧向压力等随时间 的变化规律，以此为基础对试样的应力状态、应力路径、K0 在试验过程中的变化规律及其与试样干密度之间的关 系进行分析。研究结果表明：干燥湖区地表硬壳层黏土 K0 随密度的增大而减小，由初始的 0.40 减小至 0.21，但 其减小的速度随密度的增大而有所减缓；在竖向恒定荷载 σ1=655 kPa 作用下，完全干燥的湖区地表硬壳层黏土在 浸湿后会发生较大竖向变形，且 K0 从 0.21 逐渐减小，最后趋于稳定值 0.16。 关键词：岩土工程；侧压力系数 K0；洞庭湖区地表硬壳层黏土；浸湿条件 中图分类号：TU433 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2013)01−0351−05