第２期魏海云，等．高饱和度土的压缩和固结特性及其应用２６５
有效应力系数难以确定和固结过程中孔隙流体的压缩模量１７］为常量的假设很不合理等问题。
本文假设高饱和度土为具有可压缩性流体的两相土，考虑水气混合物的压缩性，推导出不排水条件下压缩公式，建立高饱和度土的排水固结方程，并获得一维简化解析解。然后，利用压缩和固结理论分析了高饱和度土的孔压系数、三轴试验的反压饱和过程与围压饱和过程以及一维情况下高饱和度土的排水固结特性及其与饱和土的区别，最后还对影响高饱和度土固结特性的主要参数进行了分析。
１高饱和度土的压缩与固结性状分析１．１基本模型和假设条件
如前所述，对于高饱和度土，气相主要以封闭气泡形式存于孔隙水中随水一起运动（见图１）。因此可把高饱和度土看作具有可压缩性流体的两相土。为了便于高饱和度土固结理论的建立和求解，做下面的假设：对于高饱和度土，忽略基质吸力，认为孔隙水压和孔隙气压相等【ｌ＇５，７］；孔隙气体压缩和溶解分别服从ＢｏｙｌｅＲ定律和ＨｅｎｒｙＷ定秽５’８】；只考虑等温情况【５】；其余假设与太沙基固结理论一样。
图１高饱和度土的组成
Ｆｉｇ．１Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｓｏｉｌｓ
ｗｉｔｈｈｉｇｈｄｅｇｒｅｅｏｆｓａｔｕｒａｔｉｏｎ
１．２水气混合物的压缩性
如前所述，可将高饱和土看作一种含有可压缩流体的两相土，其中可压缩流体为水与气泡混合物。流体的可压缩性是高饱和度土与饱和土的本质差别，因此，首先必须弄清水和气泡混合物的压缩特性。在此方面，前人已经做了许多工作，本节将简要介绍一下结果。
水气混合物的压缩性由水的压缩性和气体的压缩
性两部分组成…，
ｃ－ａｗ＝一南｛等≯＋壑掣卜㈣
式中Ｃ０为水气混合物的压缩性（即压缩系数）；Ｋ为水的体积；Ｋ为气体的体积；Ｋ为水中溶解气体的
体积；仃为所作用的压力。
根据上面的假设条件，对（Ｉ）式简化后得
Ｑ＝ｓＣｗ㈢＋（１＿ｓ＋避）Ｇ㈢。（２）式中Ｕ。、Ｕａ为各自在各向等值加荷下的孔隙水压力和孔隙气压力；ｅ为气体的压缩系数，ｃａ＝Ｖ（ｐｏ＋比。），其中昂为标准大气压；日为气体在水中的溶解系数（一般取日＝０．０２）；Ｃｗ为水的压缩系数；Ｓ，为非饱和土的饱和度。
对于高饱和度土，ｄｕ。／ｄｔｒ、ｄｕ。／ｄ仃可以近似取１．０（即不考虑基质吸力，认为Ｕ。－－－－Ｕ。＝“。），这近似对高饱和度土固结等计算影响不大在很多文献‘１’５’７１都有说明。若假设水是不可压缩的，取水的压缩系数ｃｗ＝０，压缩系数ｃａｗ最后简化得
ｃ：。＝（１一Ｓｒ＋Ｈｓ，）／（ｅｏ十Ｕａｗ），（３）式中，Ｕ。为孔隙混合流体的压力（Ｕ。＝“。＝“。）。从式（３）可以看出：水气混合物的压缩性与饱和度Ｓ，密切相关，当取Ｓ．＝１．０、日＝０．０（水中没有溶解的空气），ｃａＷ＝０。
１．３高饱和度土的不排水压缩分析
在不排水条件下，对高饱和度土施加荷载，其中孔隙混合流体压力将增加（与饱和土类似），然而高饱和土将发生瞬时压缩，这点与饱和土不同。设加载前＋的初始孔隙混合流体压力，孔隙率和饱和度分别为ＵＯ、ｎｏ和＆｛瞬时加载ｔ７后，上述变量分别改变为Ｕｉ、ｎｉ和Ｓｆ。
与饱和土的有效应力原理类似，施加在高饱和度土上的外载是由土骨架和孔隙混合流体共同承担，即
仃＝（ｏｒ—Ｕａｗ）＋“。，（４）由土骨架的本构关系得作用在土骨架上的应力：
仃－－Ｕ。。＝ＤＡｎ；（５）由混合流体的本构关系得孔隙混合流体压力：
Ｕａｗ：＿垒坠。（６）
２ｎ—ｏＣ—ａ．。。
【训式中，Ｄ为土骨架的体积压缩模量，％为孔隙混合流体的压缩系数，Ａｎ为孔隙率的改变量。
由式（５），（６）求得
“ａｗ２１—＋Ｄｎ—ｏＣａｗ。【／，通过式（３），（７）中的‰和Ｃ。。的迭代，求得孔隙混合流体的压力‰。有了Ｕ。，饱和度＆和ｎｆ．分别为
吩２，２０一（１一ｉ＿；ｌ未瓦’丢，
（８）
高饱和度土的压缩和固结特性及其应用
作者：魏海云， 詹良通， 陈云敏， WEI Hai-yun， ZHAN Liang-tong， CHEN Yun-min
作者单位：浙江大学岩土工程研究所,浙江,杭州,310027
刊名：
岩土工程学报
英文刊名：CHINESE JOURNAL OF GEOTECHNICAL ENGINEERING
年，卷(期)：2006,28(2)
被引用次数：16次
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