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[科普中国]-再压缩曲线

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在室内压缩试验时,当考虑深基坑开挖后卸荷再加荷的影响时,应进行土的回弹再压缩试验,其压力的施加应与实际的加卸荷状况一致。当加压到某值后不再加压,并进行减压,这时可观察到土的回弹。卸压完毕后,这时土样并不能完全恢复到初始孔隙比,这时显示出的土的压缩变形是由弹性变形和残余变形两部分组成的。如重新加压,并绘出测得的孔隙比与压力的曲线,这条曲线便成为再压缩曲线。

土的压缩曲线压缩曲线是室内土的固结试验的成果(结固试验也称为室内侧限压缩试验)。它是土的孔隙比与所受压力的关系曲线。室内固结试验时,用环刀切取钻探取得的保持天然结构的原状土样,并置于圆筒形压缩容器的刚性护环内。由于地基沉降主要与土竖直方向的压缩性有关,且土是各向异性的,所以切土方向应与土天然状态时的垂直方向一致。土样上下各垫一块儿透水石,受压后可自行排水。由于金属环刀和刚性护环的限制,土样在压力作用下只能发生竖向压缩变形,而无侧向变形。土样在天然状态下或经过人工饱和后,进行逐级加压固结,以便测定各级压力作用下土样压缩稳定后的空隙比

孔隙比通过以下方法计算:

设土样的初始高度为,受压后土样高度为,则为外压力p作用下土样的稳定压缩量。根据土的孔隙比的定义以及土粒体积不会变化,又令,则土样孔隙体积在受压前相应等于初始孔隙比,在受压后相应等于孔隙比

为求土样稳定后的孔隙比,利用受压前后土粒体积不变和土样横截面积不变的两个条件,得出:

其中,其中分别为土粒比重、初始含水量、初始密度和水的密度。这样,只测定土样在各级压力p作用下的稳定压缩量后就可按上式求出相应的孔隙比从而绘制土的压缩曲线。

土的回弹曲线在进行室内侧限压缩试验时,考虑深基坑开挖后卸荷再加荷的影响时,便进行土的回弹再压缩试验,其压力的施加的载荷应与实际的加卸荷状况一致。在室内侧限压缩试验过程中,如加压到某值(图1中的b点)后不再加压,相反地逐级进行退压,可观察到土样的回弹,回弹稳定后的孔隙比与压力的关系曲线(图1中的bc曲线)称为回弹曲线(膨胀曲线)。

土的再压缩曲线由于土样已经在作用下压缩变形,卸压完毕后,土样并不能完全恢复到初始孔隙比的a处,这就显示出土的压缩变形是由弹性变形和残余变形两部分组成的,而且以后者为主。如重新逐级加压,可以测得土样在各级载荷下再压缩稳定后的孔隙比,从而可以绘制出土的再压缩曲线,如图2中cdf所示。其中df段是ab段的延续,犹如其间没有经过卸压和再压缩过程一样。在半对数曲线上(图2)便可以看到这种现象。

某些类型的基础,其底面积和埋深往往都较大,开挖深基坑后地基受到较大的减压(应力解除)作用,因而发生土的膨胀,造成坑底回弹。因此,在预估基础沉降时,应适当考虑土的回弹和再压缩的影响。

另外,利用压缩、回弹、再压缩的e-logp曲线,可以分析应力历史对土的压缩性的影响。1

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学