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2.5、 应力历史对地基沉降的影响

2.5.1 土的固结状态        天然土层在历史上经受过的最大有效压力，称为先期固结压力，常用σp表示。        先期固结压力σp与现有自重应力σcz的比值称为超固结比OCR。        根据超固结比，可将土分为正常固结土、超固结土和欠固结土或称正常压密土、超压密土和欠压密土三类： OCR=1，为正常固结土； OCR>1，为超固结土； OCR<1，为欠固结土。        正常固结土是指土层历史上所受到的最大压力等于现有覆盖土层自重压力。        A土层是逐渐沉积到现在地面的高度，并在土的自重压力下达到固结状态，固结压力就是目前有效的土层自重应力。        超固结土是指该土层曾受到过大于现有覆盖土重的先期固结压力的作用。        如B土层历史上曾有相当厚的沉积物，后因流水、冰川等作用而冲蚀到目前地面。在目前地表下深度z处先期固结压力大于现有土自重应力。        欠固结土是指土层在目前的自重下还没有达到完全固结的程度，土层中实际固结压力还小于现有上覆土层的自重应力，如C土层为新近沉积的粘性土或人工填土，因沉积时间不久，在土自重作用下还没有达到固结。        若A、B、C三土层为同一种土，在现有地表下z深度处土的自重应力为σcz，但它们在压缩曲线上都不在同一点。        A土层相当于现场原始压缩曲线上a点；B土层相当于卸荷回弹曲线上b点；而C土层则相当于原始压缩曲线上c点。可见，它们的压缩特性完全不同。 2.5.2 先期固结压力的确定         为了判断天然土层的固结状态及应力历史对沉降的影响，需要确定土的先期固结压力。        对原状土样在实验室做压缩试验，形成在重复荷载作用下孔隙比与应力对数的关系曲线。 大量试验表明:        当施加荷载小于或等于土的先期固结压力时，其e-lgσ曲线近似水平，对应的孔隙比为e0；        若超过先期固结压力，e-lgσ曲线开始呈倾斜的曲线向下延伸.        故可将室内压缩曲线上曲率最大的转折点附近的压力作为土的先期固结压力。        先期固结压力确定方法        卡萨格兰德法基本步骤：        ①取原状土做高压固结试验，将试验结果绘制e-lgp曲线；           ②在曲线转折处找出曲率半径最小的o点，过o点作曲线的切线ob和平行于横坐标的水平线oc；        ③作角∠boc的角平分线od，与曲线后部直线段的延长线相交于a点，则a点所对应的有效固结压力即为土的先期固结压力。 2.5.3 现场压缩曲线的推求        从取样到制样，土样已受到一定的扰动，实际上已经历了一个卸荷阶段，因此室内试验所得到的压缩曲线实际上是卸荷后的首次再压缩曲线，与实际土层的现场压缩曲线不相吻合，为使沉降计算更符合实际，需要对室内压缩曲线进行修正。        正常固结土        对于正常固结土，试验室测定的初始孔隙比e0代表了土的天然孔隙比，土的先期固结压力就等于土的自重应力。         图中的A点反映了原位土的应力与孔隙比的性状。大量试验表明，即使土样经过不同程度的扰动，所得出的不同压缩曲线的直线段都大致交于0.42e0点(C点)。        AC即为正常固结土的现场压缩曲线。直线AC的斜率为原位土的压缩指数Cc。                超固结土          对于超固结土，要得到现场压缩曲线，需在室内压缩试验当压力进入到曲线e-lgσ的直线段时，进行卸载回弹和再压缩循环试验，滞回圈的平均斜率为Ce。        假定室内测定的初始孔隙比e0为自重应力作用下的孔隙比，那么B点就代表取土深度处的应力与孔隙比的性状。        由于超固结土的先期固结压力σp大于当前取土点的土自重应力σcz，在压力从σcz到σp过程中，原位土的变形特性必然具有再压缩的特性。        方法        过B点作一直线，使其平行于室内回弹再压缩曲线，且交先期固结压力的作用线于A点。        当应力增加到先期固结压力以后，土样才进入正常固结状态，这样在室内压缩曲线上取孔隙比等于0.42e0的C点。        AB为现场再压缩曲线，AC为现场压缩曲线，相应地AB直线段的斜率为现场回弹指数Ce，AC直线段的斜率为现场压缩指数Cc。        欠固结土        对于欠固结土，在自重作用下压缩尚未稳定，只能近似按照正常固结土的方法推求原始压缩曲线。