固结度解释
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5.3 应力历史对地基沉降的影响
1) 沉积土层的应力历史
先(前) 期固结压力 Pc:指天然土层在历史上所经受过最大的固结压力 ( 指土体在固结过程中
所受
的最大有效压力 ) ,称为 先(前)期固结压力。 按照它与现有压力P1相对比的状况,可将土 ( 主要为粘
性
土和粉土 ) 分为正常固结土、超固结土和欠固结土 三类。
超固结比:通常把天然土层在历史上所经受过最大的先(前)期固结压力Pc与现有覆盖土重P1
之比,两
者的比值定义为超固结比(ORC) . 正常固结土、超固结土和欠固结土的超固结比分别为ORC=1,ORC>1,ORC<1
正常固结土层在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重 ( 竖向有效自重应力 ) ;超固
结土层
历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力;而欠固结土层的先期固结压力则小于现有覆盖土重。
如
下图所示:
沉积土层按先期固结压力Pc分类
(1) A类覆盖土层是逐渐沉积到现在地面的,由于经历了漫长的地质年代,在土的自重作用下已经
达
到固结稳定状态,其先期固结压力Pc等于现有的覆盖土自重应力 P1=γh (γ 为均质土的天然重度, h 为
现在地面下的计算点深度 ) ,所以 A 类土是正常固结土;
(2) B 类覆盖土层在历史上本是相当厚的覆盖沉积层,在土的自重作用下也已达到了固结稳定状
态,图
中虚线表示当时沉积层的地表,后来由于流水或冰川等的剥蚀作用而形成现在的地表,因此先期固结压力
Pc=γhc ( hc为剥蚀前地面下的计算点深度 ) 超过了现有的土自重应力 P1,所以 B 类土是超固结的,
“超
固结比” (OCR)值越大就表示超固结作用越大。
(3) C 类土层可能是新近沉积或堆填的粘性土或粉土。如形成后历时不久,其自重固结作用尚未
完成,
则称为欠固结土
2) 由原始压缩曲线确定土的压缩性指标
原始压缩曲线:
指室内压缩曲线e-logP曲线经修正后得出的符合现场原始土体孔隙比与有
效应力的关
系曲线
在计算地基的固结沉降时,必须首先弄清楚土层所经受的应力历史,从而对不同固结状况由 原始
压缩曲
线确定不同的压缩性指标值。
对于正常固结土,如下图所示的 e-P曲线中的 ab 段表示现场成土的历史过程,现有的覆盖土自
重应力
P1等于 b 点处的先期固结压力 Pc。现场应力如再继续增大,孔隙比 e 的变化将沿着 ab 段的延伸线发
展
( 虚线 bc 段 )。但是,原始压缩曲线 ab 段不能由室内试验直接测得,只有将一般室内压缩曲线加以
修
正后才能求得。这是由于试样总要受到扰动影响的缘故,因为从地基中取到实验室的试样即使十分小心地
保
持其天然初始孔隙比不变,试样中有效固结压力总要降低 ( 图的水平线 bd 所示 ) 。当试样在室内加压
时,
孔隙比变化将沿着室内压缩曲线发展。
(a)正常固结土的扰动对压缩性的影响 (b)正常固结土的原始压缩曲线
对于超固结土,如下图所示,相应于原始压缩曲线 abc 中 b 点的压力是土样的先期固结压力
Pc,
后来,有效应力减少到现有土自重应力 P1 ( 相当于原始回弹曲线 bb 1 上 b 1 点的压力, (P1< Pc) 。
在现场应力增量的作用下,孔隙比将沿着原始再压缩曲线 b 1 c 变化。当压力超过先期固结压力后,曲线
将与原始压缩曲线的延伸线( 图中虚线 bc 段 ) 重新连接。同样,由于土样扰动的影响,在孔隙比保持不
变情况下仍然引起了有效固结压力的降低 ( 图中水平线 b1d 所示 ) 。当试样在室内加压时,孔隙比变化
将沿着室内压缩曲线发展 .
(a)超固结土样的扰动对压缩性的影响 (b)超固结土的原始压缩曲线和原始再压缩曲线
3) 考虑应力历史的地基最终沉降计算
地基固结沉降通常采用单向压缩分层总和法,采用与单向压缩基本公司相同的分层标准和沉降计
算深
度确定原则,但土的压缩性指标(压缩系α)必须该从原始压缩曲线e-logP中确定,这样就考虑了应力历
史对
地基沉降的影响