2018天津市滨海地区深层土前期固结压力规律的研究

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　　摘要：利用改造的压缩蠕变试验机对天津市滨海地区深层土进行了前期固结压力的测试，得到了深层土的前期固结压力、压缩指数、回弹指数等力学性质指标，总结出深层土的体积压缩系数与土层所受的平均压力之间的关系，为预测土的变形提供了依据。
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　　关键词：前期固结压力，体积压缩系数，深层土，滨海地区
　　Abstract: Using the compression creep test enginery transformation of tianjin binhai area deep soil consolidation pressure on the test, got deep in the early period of the soil consolidation pressure with compression index, index and springback mechanical indexes, which summes up the volume of the deep soil compression coefficient and soil average pressure. It provides the basis of the relationship between the forecast and soil deformation.
　　Key Words: consolidation pressure, volume compression coefficient, deep soil, coastal areas
　　
　　
　　
　　中图分类号：TU453文献标识码：A文章编号：
　　
　　前言
　　 深层土和沉积岩的高压固结试验一直是石油、地热和地面沉降的重要研究课题，在工程勘察方面，随着高层、超高层勘察项目的增多，百米基础已经司空见惯，大型基坑、地下工程等都对研究深部地层土的物理、力学性质具有迫切需求。土的压缩历史对其变形有重大影响，因此，对土的前期固结压力的研究在土力学中具有重要的地位。在长期的工程实践中，岩土工程师对于浅部地基土的变形和稳定掌握了大量的经验，但是由于受到土工试验仪器设备水平的限制，对于较深部位的土体性质还缺乏解。现有的固结仪器最大出力5.12MPa，对于地热开发和地面沉降的研究往往涉及到几百米甚至千米的地层，这个压力甚至不能达到土层的自重压力，所以，使用这种压缩仪器进行固结试验，根本就不能得到它的前期固结压力，必然导致勘察设计与工程实践的不符，影响到工程的质量。为此，我们将压缩蠕变试验机进行技术改造，设计出出力水平达70MPa的压缩仪应用于深层土的高压固结试验，得到了较满意的结果。
　　1.试验方法
　　根据试验要求用环刀切取原状试样，在固结容器的底部放入不锈钢透水板和湿润的滤纸，将切取的试样小心推入容器内，试样上依次放上薄型滤纸、透水板和加压上盖，并将固结容器放入仪器底座，调节容器位置，使容器中心线与压力传感器传杆的中心重合，调节EDC222采控器，使工作平台缓慢上移，施加1KPa的预压力使试样与仪器上下各部件之间紧密接触，调节位移传感器及负荷、变形，使之为零。进入电脑采控程序，开始试验。
　　 在测定深层土的前期固结压力时，用湿润的棉纱缠住容器上加压板，保持试样的原始状态；在试验初期，采用荷重率小于1，当接近自重压力时，采用荷重率为1；初始荷重的大小应根据土的类别及状态决定，一般不小于0.1MPa，防止土的膨胀，将土的自重压力安排在第四级或第五级位置；末级荷重的确定应使e―logP曲线的后直线段不少于三个压力点为宜，一般来说，最大压力应控制在土层自重压力的6-8倍；压缩稳定标准为标准固结。
　　2.试验结果
　　 根据以上试验原则，对天津滨海地区海岸带地质调查项目中的深层土进行了前期固结压力的检测，部分土样试验结果见表1.土样e-logP曲线见图1.从图可以看出，使用压缩蠕变试验机进行的深层土高压固结试验的前直线段近水平或稍倾斜，斜率较小，曲线部分短且曲率大，后直线段明显，斜率大，曲线形状为典型的高压固结曲线。
　　
　　
　　
　　随土的塑性指数的增大略有增大，回弹指数较小，一般为0.0397―0.0814.
　　 土的压缩性可以用压缩系数、压缩模量、体积压缩系数等定量指标来表示，但由于压缩曲线并不是直线，它们均随着压力的改变而改变。体积压缩系数指压力变化时土体积的变化率（体积应变），它在某种程度上反映了土的天然孔隙比随压力变化而变化的规律。我们将土样的体积压缩系数mv和受到的相应平均压力在双对数坐标中作图，发现令人可喜的现象，即：随着log的增大，logmv逐渐减小，且二者呈直线状分布（见图2），相关性较好， 回归直线形式为：Logmv=a+blog a、b为常数，它们与土性有关，相关系数R均能达到0.93以上。这样，我们可以不受压缩曲线形状的限制，通过土logmv与log的回归曲线预测土样受到不同压力水平时的体积变化情况，从而了解土的变形。
　　
　　3、结论
　　1）利用改造的压缩蠕变仪进行深层土的高压固结试验，经检定，仪器出力稳定，试验数据准确，能够满足试验要求。
　　2）土的前期固结压力值随着土深度的变化而变化，超固结比一般随深度的增大而增大，一般为1.10-1.53，局部为正常固结。压缩指数较小，一般为0.23-0.34，随土的塑性指数的增大略有增大。回弹指数较小，一般为0.0397―0.0814.
　　 3）随着log的增大，logmv逐渐减小，且二者呈直线状分布，相关系数R均能达到0.93以上。这样，我们可以不受压缩曲线形状的限制，通过土logmv与log的回归曲线预测土样受到不同压力水平时的体积变化情况，从而了解土的变形。
　　
　　参考文献：
　　[1]李广信，高等土力学[M],北京，清华大学出版社，2004。
　　[2]土力学（二），同济大学土力学与基础工程教研室，1982。
　　[3]钱家欢，殷宗泽，土工原理与计算[M]，北京，中国水利水电出版社，1996。
　　[4] GB/T50123-1999土工试验方法标准[S]。
　　[5]SL237―1999，土工试验规程[S]。
　　[6] 黄文熙主编，土的工程性质[M]，北京，水利电力出版社，1983。
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。