饱和粘性土先期固结压力的判定方法
饱和粘性土先期固结压力的判定方法
摘要：在土的沉降计算、考虑土体强度增长计算中，超固结土与正常固结土（包括欠固结土）的计算方法是不一样的，因此判定土的固结状态是十分重要的。
目前先期固结压力的确定基本通过室内一维固结试验。
本文讨论了通过不同固结状态土在试验中表现的特征简单判定固结状态方法、传统试验求先期固结应力方法、先期固结压力与相关物理力学指标相关经验关系法。
结论表明：采用综合方法判断饱和粘性土的先期固结压力更为合理。
关键词：先期固结压力；固结状态；特征曲线；相关性DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.093
1 前言
土在历史上所经受过的最大竖向有效应力称为先期固
结压力（或前期固结压力），常用表示。
土的先期固结压力与土现在所受的压力的比值定义为土的超固结比OCR，即OCR=/。
当OCR>1时，土为超固结状态；OCR=1时，土为正常固结状态；OCR 4.2 基于不排水强度
对于正常固结饱和粘性土，先期固结压力就等于现场上覆土层压力，现场上覆土层压力值与不排水抗剪强度有一定的关系。
如果我们知道了正常固结土的不排水抗剪强度，那
么我们就可以估算正常固结土体的先期固结压力。
（1）Bjerrum和Simons（1960）提出了与塑性指数与液限指数的关系式。
上述公式中塑性指数与液性指数均采用小数形式表示，两个公式的离散度约为30%。
（2）Skempton和Henkel（1953）建议：
式中IP为百分数形式而不是小数形式。
（3）Karlsson和Viberg（1967）建议：
式中液限为小数形式，此式离散性约为30%。
4.3 基于静力触探试验
孔压静力触探试验能同时测的三个有用参数：锥尖阻力、侧壁摩阻力及孔隙水压力。
基于这个三个参数，业界已经提出了很多方法来估算饱和粘性土的先期固结压力（或超固结比）。
但常用的主要有三种方法①基于锥尖阻力的方法；②
基于孔隙水压力的方法；③联合锥尖阻力与孔隙水压力的方法。
刘松玉③等人研究表明采用净锥尖阻力确定先期固结压力比另外两种方法更可靠。
式中（）为净锥尖阻力；为竖向总应力；为经孔压修正的锥尖阻力；为实测锥尖阻力；为探头量测的孔压；为探头有效面积比；为试验参数，平均值为2.5。
5 结论
室内一维固结试验求饱和粘性土的先期固结压力有时
并不可靠，而不同固结状态的饱和粘性土在一些试验中会表现出不同的特性，饱和土的先期固结压力与物理力学性指标也具有一定的相关性。
掌握这些特性及相关性，可以更容易、准确的判定饱和土的固结状态及先期固结压力。
参考文献：
[1]Joseph E.Bowles，P.E.，S.E.FOUNDATION ANALYSIS AND DESIGN（Fifth Edition），1997.
[2]BRITISH STANDARD BS1377-6 Consolidation and permeability tests in hydraulic cells and with pore pressure measurement
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[4]龚晓南.土力学，2002.
[5]土工试验方法标准（Standard for test method）[S].GB/T 50123-1999.
[6]工程地?|手册（第四版）[M].2007.
作者简介：佘红（1984-），男，本科，工程师，主要从事国内外港口码头等项目工程勘察工作。
饱和粘性土先期固结压力的判定方法
饱和粘性土先期固结压力的判定方法在土的沉降计算、考虑土体强度增长计算中，超固结土与正常固结土（包括欠固结土）的计算方法是不一样的，因此判定土的固结状态是十分重要的。
目前先期固结压力的确定基本通过室内一维固结试验。
本文讨论了通过不同固结状态土在试验中表现的特征简单判定固结状态方法、传统试验求先期固结应力方法、先期固结压力与相关物理力学指标相关经验关系法。
结论表明：采用综合方法判断饱和粘性土的先期固结压力更为合理。
标签：先期固结压力；固结状态；特征曲线；相关性1 前言土在历史上所经受过的最大竖向有效应力称为先期固结压力（或前期固结压力），常用表示。
土的先期固结压力与土现在所受的压力的比值定义为土的超固结比OCR，即OCR=/。
当OCR>1时，土为超固结状态；OCR=1时，土为正常固结状态；OCR<1时，土为欠固结状态。
在饱和粘性土的沉降计算、考虑土体强度增长计算中，超固结土与正常固结土（包括欠固结土）的计算方法是不一样的，因此判定饱和粘性土的固结状态是十分重要的。
本文讨论了通过不同固结状态土在试验中表现的特征简单判定固结状态方法、传统试验求先期固结应力方法、先期固结压力与相关物理力学指标相关经验关系法等方法判断饱和粘性土的先期固结压力。
2 特征曲线简单判定法在三轴剪切试验与测孔压静力触探试验中，超固结饱和粘性土与正常固结饱和粘性土（欠固结饱和粘性土）会表现出不一样的特性，基于这些特性曲线，我们就可以判断土体的固结状态。
2.1 三轴剪切试验曲线2.1.1 基于剪应力与轴向应变曲线在三轴固结不排水试验（测孔压）中，以剪应力（kPa）为纵轴，轴向应变ξ（%）为横轴得到剪应力与轴向应变曲线，如图1所示。
对于正常固结饱和粘性土或欠固结饱和粘性土，剪应力随轴向应变增大而增大，最终趋于稳定，如图1中曲线b。
对于超固结饱和土，随轴向应变增大，剪应力先增大，达到一个峰值后会减小，并趋于稳定，如图1中曲线a所示。
深基坑中考虑超固结效应的有效土压力计算
(b)有效应力分析
图1前期固结压力对饱和粘性土固结
不排水剪切试验结果的影响
Fig.1eonsolidated.undirainedsheartestreSUltof
satUrationeohesivesoilaffectodPreeonsolidationPressure
超固结土，甚至是重塑粘性土，强度达到峰值以后都
第23卷增刊
2(X)2年10月
V心1.23
Rockand5011MeehaJ吐es
S吸甲.
2002
文章编号:1以洲卜7598·(2(X)2)增·0154刁3
深基坑中考虑超固结效应的有效土压力计算
雷国庆，方晓梅，武豫东
(中南勘察设计院，湖北武汉430071)
摘要:超固结土的抗剪强度比正常固结土高。在深基坑工程中，若能考虑超固结土的作用，则对支护结构的设计是有利的。
按以上的公式，通过工程实例进行反演计算，效
果较好。
6结论
5老粘性土超固结强度指标的取值
老粘性土一般为超固结膨胀性粘土，老粘性土的
三轴不排水剪%有的高达70一130kPa，而老粘性土
一旦有水浸入裂隙，不仅会产生附加的静水劈裂作用
力，而且对丰的浸泡、软化、滑润作用还会使土的强度
锐减。因此，在武汉地区老粘性土开挖基坑设计中，凝
根据式(6)进行计算，会得出在坑底浅部处，超
固结土的强度指标低于正常固结土的指标，这是由于
基坑开挖，坑底浅部土体由于上部卸荷而产生应力释
放所造成的影响。
对于正常固结土的‘与c。之间指标换算，可按
下式进行:
eu=c砂丫坛tan巾。(7)
工程地质及土力学历年填空判断题
第 1 页 共 10 页二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）9．地形地质图上出露地表的岩层顺序为不对称重复，可以认为发育有______________构造。
10．岩浆岩的常见构造有块状构造、______________构造和气孔或杏仁状构造。
11．岩层的产状要素包括______________、倾向和倾角。
12．形成泥石流必须具备有______________、陡峻的山坡和较大的沟谷以及能大量集中水源的地形、地质和水文气象条件。
13．地震的破坏形式有共振破坏、______________、相位差动破坏和地震液化四种。
14．相邻两套岩层地质年代不连续，且产状也不一致的接触关系称为______________。
15．天然土层中同一深度处竖直面上的抗剪强度在数值上要______________水平面上的抗剪强度。
16．由地基承载力标准值经过基础底面宽度、基础埋深进行修正确定地基承载力设计值时，规范规定，当基底宽度b ≤3m 时，取b=______________。
17．在某一级荷载压力作用下，历时t 的土层体积压缩量与主固结完成时的体积压缩量之比，称为地基土的______________。
18．超固结土是指______________大于现有土层覆盖自重压力的土。
三、判断题（本大题共14小题，每小题1分，共14分）判断下列各题正误，正确的在题干后的括号内划“√”，错误的划“×”。
19．矿物是组成地壳的基本物质。
（ ）20．风化作用可分为物理风化、化学风化和生物风化。
（ ）21．影响岩石工程性质的因素包括矿物成分、结构和构造。
（ ）22．滑坡处于蠕动变形阶段时，滑坡尚未出现整体滑动。
（ ）23．岩溶的形成条件包括：可溶岩、流动侵蚀性水和适宜的地质构造。
（ ）24．“牛轭湖”现象是河流侵蚀作用的结果。
（ ）25．建筑物的自振周期与地基土的卓越周期相近，则会发生地震共振破坏。
（ ）26．破裂状结构岩体在工程特征上稳定性差，属性接近松散体介质。
关于软土固结度的若干确定方法
av 为体积压缩系数 , H 为压缩层厚度 , e 为孔隙 ( 1 + e)
比 , K为渗透系数 , av 为压缩系数 。
3 实测沉降法
固结度 , 就是指在某一附加应力下 , 经某一时间 t后 , 土体发生固结或孔隙水应力消散的程度 。若压 缩层内 u0 为均匀分布 , 则整个压缩层 t时刻平均固结 度 U为:
林 茂等 : 关于软土固结度的若干确定方法
・1 9 ・
关于软土固结度的若干确定方法
林 茂 吕凡任
(扬州职业大学建筑工程系 江苏扬州 225009 )
摘 要 软土地基固结度是衡量软土地基处理效果优劣的一个很重要指标 。为及时了解软土 地基处理中固结度的变化 , 本文叙述了若干固结度的确定方法 , 阐明了各种方法的确定依据 , 从 而为工程建设提供参考 。 关键词 软土 地基处理 固结度
8 结论
静力触探由探杆将探头贯入土层 , 首先引起探头 锥尖以下局部土层的压缩 , 于是土对锥尖产生阻力 。 由于贯入力超过土的阻力 , 土体让出探头体积部分 , 土又向探头周边挤压 , 土体主要受到压缩变形 , 压力 来自探头锥面的法线方向 , 所以单桥静力触探所测出 的比贯入阻力 P s 和压缩模量 E s 在测试机理上是相近 的 , 因而两者呈线性关系 , 利用两者的线性关系便可 以在静力触探比贯入阻力和压缩模量之间建立相关经 验公式 , 从而可直接通过经验公式用比贯入阻力求出 相应的土层压缩模量 。文献 [ 3 ]、 [ 4 ] 做了大量的 统计对比研究 , 得出了不同土质的压缩模量与静力触 探比贯入阻力的经验公式 , 利用经验公式可求得土层 压缩模量 E s , 而 E s = ( 1 + e0 ) / av , 在初始孔隙比 e0 的基础上求出压缩系数 av , 从而可得到固结系数 Cv , 最终根据公式 ( 1 ) 求出固结度 。但不同土质压缩模量 与静力触探比贯入阻力的关系公式需进一步强化研 究 , 以便建立经验公式数据库 。
土力学与地基基础 模拟题
土力学与地基基础模拟题 A一、填空题（每空一分，共10分）1、饱和粘土的沉降由（瞬时）、（固结）和（次固结）沉降组成。
2、渗透固结过程实际上是（土中孔隙压力）消散和（有效应力）增长的过程。
3、渗透力是（地下水）对（土颗粒）的压力。
4、岩石的主要特征一般包括(矿物成份 )、（结构）和（构造）三个方面二、选择题（2分×10=20分）1、机械压实法包括( a)A 振动压实法 B强夯法 C分层碾压法 D 换填垫层法2. 碎石土和砂土定名时下列何项方法正确（ b ）A 按粒组划分B 按粒组含量由大到小以最先符合者确定C 按粒组含量由小到大以最先符合者确定D按有效粒径确定3、在地基固结过程中，外荷载引起的孔隙水压力逐渐转化为有效应力，土的体积也( b )A. 逐渐增大B. 逐渐减小C. 与之无关D. 不变4、对于大工程中的钢筋混凝土预制桩的横截面积常采用（d ）A 250mm×250mmB 300mm×300mmC 350mm×350mmD 400mm×400mm5.甲、乙两粘性土的塑性指数不同，则可判定下列指标中，甲、乙两土有差异的指标是( a )A. 含水量B. 细粒土含量C. 土粒重量D. 孔隙率６、土的三相比例指标包括：土粒比重、含水率、重度、孔隙比、孔隙率和饱和度，其中哪些指标为直接试验指标（ c ）A含水率、孔隙比、饱和度B重度、含水率、孔隙比C 土粒比重、含水率、重度7、在地基变形验算时，对烟囱、水塔等高耸结构，控制的变形特征主要是( d )A. 沉降量B. 沉降差C. 局部倾斜D. 倾斜8.在一常水头渗透试验中，试样面积A=2000mm2，试样长度L=80mm，水头差Δh=60mm，两小时内流过试样的水量为1×108mm³,求土的渗透系数。
（c）A．2.0×10-3cm/s B．1.0×10-5cm/s C．2.0×10-5cm/s D．1.0×10-6cm/s9、防止不均匀沉降损害的建筑措施有（ b ）A 设计建筑物的体型力求简单B 设置沉降缝C 调整建筑物有关标高D 控制相邻建筑物的间距10、地壳中层状岩层在水平运动的作用下，使原始的水平产状的岩层弯曲起来，形成（b）。
土力学试卷
一、填空题（每空1分，共20分）1、土中结合水有＿＿＿＿和＿＿＿＿两种形式。
2、在土的三相指标中，＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿是必须测定的基本指标，它们的测定方法分别是＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。
5、土的抗剪强度两个指标分别是＿＿＿＿、＿＿＿＿。
6、若土的抗剪强度曲线与摩尔应力圆在A 点相切，表明A 点所代表的平面的剪应力τ等于土的抗剪强度τf ，即该点处于＿＿＿＿状态。
7、地基破坏的基本形式通常可分为＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。
8、根据土的超固结比的大小，可将土分为＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。
二、名词解释（每题4分，共20分）1、潜蚀2、灵敏度3、固结度4、被动土压力5、地基临塑荷载三、简答题（第1、2、3题各6分，第4题12分，共30分）1、何谓附加应力？地基中的附加应力分布有何特点？2、简述饱和土的渗透固结过程。
3、土体中发生剪切破坏的平面，是不是剪应力最大的平面？在什么情况下，剪切破坏面与最大剪应力面是一致的？4、试简述分层总和法的基本假设及其计算步骤。
四、计算题（第1、2题各12分，第3题6分，共30分）1、已知一个钻孔原状土样试验结果为：土的密度3/85.1cm g =ρ，土粒比重75.2=s G ，土的含水率%2.19=w ，求此土样的空隙比e 、孔隙度n 、干密度d ρ、饱和度r S 、饱和重度satγ和有效重度'γ.2、某挡土墙高5.0m ，墙背竖直、光滑，墙后土体表面水平，填土的重度3m /kN 0.20=γ，内摩擦角 20=ϕ，粘聚力kPa 18c =。
求作用在此挡土墙上的静止土压力、主动土压力和被动土压力，并绘出土压力分布图。
3、已知正方形基础中心O 点下2m 处的附加应力kPa z 120o =σ，求此基础角点下4m 处的附加应力z σ。
1、土的 是指土由半固态转变为可塑状态时的界限含水量，用p w 表示。
2、三种粘土矿物中,亲水性最小的是 ，膨胀性最大的是 。
土力学试卷_百度文库.
8、在土坡稳定性分析中,安全系数κ可以表示为土体的力矩与力矩之
比。
9、朗肯土压力理论的适用条件为和。
10、饱和粘性土在局部荷载作用下,其沉降可认为是由机理不同的、和三部分组成。
二、名词解释(每题4分,共20分
1、不均匀系数
2、土的触变性
3、固结度
4、主动土压力
5、角点法
三、简答题(第1、2、3题各8分,第4题6分,共30分
D、与最小主应力面成45°+υ/2的面
8、对于同一种土,三种土压力的大小关系一般是:__________。
A、主动>被动>静止
B、被动>主动>静止
C、主动>静止>被动
D、被动>静止>主动
三、名词解释(每题3分,共18分
1、塑性指数
2、最佳含水量
3、灵敏度
4、附加应力
5、超固结比
6、地基的临塑荷载
四、计算题(第1、3题各14分,第2题10分,共38分
3、土的塑限是指土由转变为时的界限含水量,用p w表示。
4、影响基底压力的因素包括、、、等。
5、土的压缩性的原位测试主要有和。
6、饱和土体的渗透固结过程是土中的消散,增加的过程。
7、土体受剪破坏时,剪切面与大主应力作用面成角。
8、在土坡稳定性分析中,安全系数κ可以表示为土体的力矩与力矩之
比。
9、饱和粘性土在局部荷载作用下,其沉降可认为是由机理不同的、和三部分组成。
1、地基承载力的设计计算值在什么情况下需要修正?试写出修正公式及其每个物理
量的含义。2、比较三轴试验的优缺点。3、何谓先期固结压力?如何根据先期固结压力来判断天然土层固结状态?4、利用莫尔应力圆推导土的极限平衡条件。
《土力学》土的固结压缩试验
《土力学》土的固结压缩试验一、试验目的测定试样在侧限与轴向排水条件下的压缩变形△h和荷载P的关系，以便计算土的单位沉降量S1、压缩系数a v和压缩模量E s等。
二、试验原理土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的。
在饱和土中，水具有流动性，在外力作用下沿着土中孔隙排出，从而引起土体积减少而发生压缩，试验时由于金属环刀及刚性护环所限，土样在压力作用下只能在竖向产生压缩，而不可能产生侧向变形，故称为侧限压缩。
固结试验通常只用于粘性土，由于砂土的固结性较小，且压缩过程需时也很短，故一般不在实验室里进行砂土的固结试验。
固结试验可根据工程要求用原状土或制备成所需要状态的扰动土。
可采用常速法或快速法。
本实验主要采用非饱和的扰动土样，并按常速法步骤进行，但为了能在实验课的规定时间内完成实验，所以要缩短加荷间隔时间（具体时间间隔由实验室决定）。
三、仪器设备1．固结仪：如图4所示。
2．量表：量程10mm，最小分度0.01mm。
3．其它：刮土刀、电子天平、秒表、称量盒等。
四、操作步骤1. 根据工程需要，切取原状土样或由实验室提供制备好的扰动土样一块。
2. 用固结环刀（内径61.8或79.8毫米，高20毫米）按密度试验方法切取试样，并取土留作测含水率。
如系原状土样，切土的方向与自然地层中的上下方向一致。
然后称环刀和试样总质量，扣除环刀质量后即得湿试样质量，计算出土的密度（ρ）。
3. 用切取试样时修下的土测定含水率（ω），平行测定，取算术平均值。
4. 在固结仪容器底座内，顺次放上一块较大的洁净而湿润的透水石和滤纸各一，将切取的试样连同环刀一起（环刀刀口向下）放在透水石和滤纸上，再在试样上按图依次放上护环以及试样面积相同的洁净而湿润的滤纸和透水石各一，加上传压板和钢珠。
安装好后待用。
5.检查加压设备是否灵敏，将手轮顺时针方向旋转，使升降杆上升至顶点，再逆时针方向旋转3～5转。
转动杠杆上的平衡锤使杠杆上的水准器对中（即杠杆取于水平）。
土力学名词解释及简答
一、名词解释第一章土的物理性质及分类简答题1.何谓土粒粒组？划分标准是什么？答：粒组是某一级粒径的变化范围。
粒组划分的标准是粒径范围和土粒所具有的一般特征，粒径大小在一定范围内的土粒，其矿物成分及性质都比较接近，就划分为一个粒组。
2.无粘性土和粘性土在矿物成分、土的结构、物理状态等方面，有何重要区别？答：无粘性土和粘性土作为工程中的两大土类，在矿物成分、土的结构和物理状态方面存在着差异。
①矿物成分：无粘性土一般由原生矿物组成，颗粒较粗；粘性土一般由次生矿物组成，化学稳定性差，颗粒较细。
②土的结构：从土的结构上看，无粘性土颗粒较粗，土粒之间的粘结力很弱或无粘结，往往形成单粒结构。
粘性土颗粒较细，呈现具有很大孔隙的蜂窝状结构或絮状结构，天然状态下的粘性土，都具有一定的结构性、灵敏度和触变性。
③物理状态：无粘性土的工程性质取决于其密实度，而粘性土的工程性质取决于其软硬状态及土性稳定性。
3.粘性土的软硬状态与含水量有关，为什么不用含水量直接判断粘性土的软硬状态？答：粘性土颗粒很细，所含粘土矿物成分较多，故水对其性质影响较大。
当含水量较大时，土处于流动状态，当含水量减小到一定程度时，粘性土具有可塑状态的性质，如果含水量继续减小，土就会由可塑状态转变为半固态或固态。
但对于含不同矿物成分的粘性土，即使具有相同的含水量，也未必处于同样的物理状态，因为含不同矿物成分的粘性土在同一含水量下稠度不同。
在一定的含水量下，一种土可能处于可塑状态，而含不同矿物颗粒的另一种粘性土可能处于流动状态。
因此，考虑矿物成分的影响，粘性土的软硬状态不用含水量直接判断。
第二章土的渗流简答题1.简述达西定律应用于土体渗流的适用范围。
答：达西定律是描述层流状态下渗流流速与水头损失关系的规律，只适用于层流范围。
土中渗流阻力大，故流速在一般情况下都很小，绝大多数渗流，无论是发生于砂土中或一般的粘性土中，均属于层流范围，故达西定律均可适用。
但对粗粒土中的渗流，水力坡降较大时，流态已不再是层流而是紊流，这时，达西定律不再适用；对粘土中的渗流，当水力坡降小于起始坡降时，采用达西定律是不适宜的，达西定律适用于水力坡降大于起始坡降的情况。
(完整版)《土力学》考研复试真题(可编辑修改word版)
土力学试卷（力学专业版）节选学校专业班级学号姓名得分一、名词解释(每题3 分)7. 粒组8. 界限粒径9. 不均匀系数10.曲率系数11.缩限12.塑限13.液限14.塑性指数15.液性指数16.土粒比重18.最优含水量19.饱和度21.渗透系数22.渗透力23.渗透变形24.流土25.管涌26.临界水力坡降27.有效应力28.孔隙水应力29.有效应力原理31.自重应力32.附加应力33.基底净反力34.土的压缩：35.压缩系数：36.压缩指数：37.再压缩指数：38.压缩模量：39.变形模量：40.静止侧压力系数：41.前期固结应力：42.超固结比：43.超固结土：44.正常固结土：45.欠固结土46.固结系数：47.固结度：51.土的抗剪强度52.快剪53.固结快剪54.慢剪55.不排水剪56.固结不排水剪57.排水剪58.剪胀性59.剪缩性64.残余强度65.砂土液化66.静止土压力67.主动土压力68.被动土压力69.临界深度70.临塑荷载71.极限承载力72.允许承载力73.塑性开展区二、填空题(每题3 分)2.粘土矿物包括、、、等晶体矿物及非晶体矿物。
3.土中主要的粘矿物有、、，它们都是由组成的层状晶质矿物。
7 .伊里石（水云母）与蒙脱石结晶格架的主要区别是。
10.土中的粘土矿物有、、、，其中为非晶质矿物。
14.成土矿物可分为和两大类。
15.确定土的级配最常用的试验方法有和两种，前者适用于土，后者适用于土。
16.土的级配曲线可用、、两个系数来描述，当且时，级配是良好的。
17.土的级配是指，级配的优劣可以用和两个系数加以判别。
18.土的结构一般有、和等三种，其中结构是以面～边接触为主的。
19.粗颗粒土与细颗粒土的分界径是毫米，组成细颗粒土的主要矿物成分有。
20.某种砂土，具有同样大小的颗粒，则其不均匀系数Ｃu 等于，曲率系数Ｃｃ等于。
22.塑性指数的表达式为，液性指数的表达式为。
23.两种土的三相体积比例关系相同，则物理性指标、、_相等；如这两种土的比重也相同，则物理性指标、也相等。