论文部分内容阅读
【摘 要】石家庄正定新区位于滹沱河北岸，其地层中广泛分布松散状态下的砂类土，该砂类土的物理力学特征关系到正定新区未来建筑物安全的重要问题。本文将利用三轴试验对该区域内的砂类土进行实验分析，在此基础上得出砂类土相应的临界孔隙比，对今后的工程建设提供一定的指导意见。
【关键词】正定新区；砂类土；三轴试验；临界孔隙比
1.前言
依据土力学基本原理与工程实践表明，松散状态砂土受剪切时体积会变小，也就是孔隙比减小，密度相应增大。而密实状态的砂土受剪切时发生剪胀现象，及孔隙比增大，密度减小。因此在密实与松散状态之间，有某个孔隙比，当砂土受到剪切时体积保持不变，这个状态下孔隙比称临界孔隙比ecr 。
测定砂土临界孔隙比的试验方法，现在还没有相关的规范要求，现阶段的试验研究是在不断摸索中进行，因此本试验是在借鉴有关资料与文献的基础上，通過设计新的试验方案进行操作，最终确定其临界孔隙比ecr。
2.试验原理
临界孔隙比ecr可以通过三轴固结排水剪（CD）试验来测定。试样在不同密度时，在相同固结压力σ3下，进行排水剪切试验，试样剪破时的体积变化量为ΔV，ΔV最大时对应的孔隙比为该固结压力σ3下的临界孔隙比ecr 。
饱和砂类土在剪切过程中的排水量等于砂土孔隙体积的减少量。而土体体积的变化反映了孔隙比的变化。因此，通过记录排水量的数值，计算相应孔隙比的大小。
土样加水饱和后对应的孔隙比为试验前的孔隙比，随后施加一定的围压使其初步固结，此时孔隙比定义为固结孔隙比，接着在一定的围压下，施加轴向应力逐渐使其压缩，同时观察排水管的水位，水位上升，表示土样正在剪缩；当水位稳定不再上涨，可以说明此时砂土体积无变化。继续施加轴向应力，则水位开始下降，这一过程说明土样开始剪胀。水位稳定在最大时对应的孔隙比即为砂土的临界孔隙比。
3.孔隙比计算公式
3.1试验前孔隙比计算
3.2固结后的孔隙比计算
3.3临界孔隙比计算
4.数据分析
通过数据对比分析，可以得出：
（1）相同的砂土，随着围压的增大，临界孔隙比相应减小。这表示埋深越大，临界孔隙比越小。
（2）相同的砂土，初始密度不同，在相同围压的条件下临界孔隙比相同。这表示在现场实际条件下，同一种砂土在埋深一样的情况下，临界孔隙比相同。
（3）不同的砂土，在围压相同时，颗粒粒径越大，临界孔隙比越大。这表示埋深相同的情况下，随着砂土粒径的 大，临界孔隙比相应增大，这说明越粗的砂越不易液化。
（4）本区域的建筑物在地基处理时，结合工程安全性与试验过程中所产生的误差，应将本区松散砂土的天然孔隙比经过处理，使其低于0.7为适。
5.结论
通过静三轴试验，对正定新区广泛分布的砂类土其临界孔隙比进行研究，分析出该区域内的砂类土临界孔隙比，通过这一孔隙比可以为砂土液化的临界状态提供一定参考，也可以为将来地基抗液化处理提供一定的指导。本区松散砂土的天然孔隙比经过地基处理后，建议使其低于0.7为适。
参考文献：
[1] 王艳丽，胡勇. 饱和砂土动力特性的动三轴试验研究[A]. 地下空间与工程学报，2011： 1673-0836（ 2010） 02-0295-05.
[2] 张建民， 时松孝次， 田屋裕司. 饱和砂土液化后的剪切吸水效应 [J]. 岩土工程学报 ， 1999， 21（4）： 398 – 402
[3] 张建民， 谢定义. 饱和砂土震动孔隙水压力长消的解析算法[J]. 水利学报， 1992， 12： 72–80.
[4] 张建民， 宋 飞. 砂土的压剪效应与渐近状态准则[J]. 岩土工程学报， 2008， 30（2）： 166–171.
【关键词】正定新区；砂类土；三轴试验；临界孔隙比
1.前言
依据土力学基本原理与工程实践表明，松散状态砂土受剪切时体积会变小，也就是孔隙比减小，密度相应增大。而密实状态的砂土受剪切时发生剪胀现象，及孔隙比增大，密度减小。因此在密实与松散状态之间，有某个孔隙比，当砂土受到剪切时体积保持不变，这个状态下孔隙比称临界孔隙比ecr 。
测定砂土临界孔隙比的试验方法，现在还没有相关的规范要求，现阶段的试验研究是在不断摸索中进行，因此本试验是在借鉴有关资料与文献的基础上，通過设计新的试验方案进行操作，最终确定其临界孔隙比ecr。
2.试验原理
临界孔隙比ecr可以通过三轴固结排水剪（CD）试验来测定。试样在不同密度时，在相同固结压力σ3下，进行排水剪切试验，试样剪破时的体积变化量为ΔV，ΔV最大时对应的孔隙比为该固结压力σ3下的临界孔隙比ecr 。
饱和砂类土在剪切过程中的排水量等于砂土孔隙体积的减少量。而土体体积的变化反映了孔隙比的变化。因此，通过记录排水量的数值，计算相应孔隙比的大小。
土样加水饱和后对应的孔隙比为试验前的孔隙比，随后施加一定的围压使其初步固结，此时孔隙比定义为固结孔隙比，接着在一定的围压下，施加轴向应力逐渐使其压缩，同时观察排水管的水位，水位上升，表示土样正在剪缩；当水位稳定不再上涨，可以说明此时砂土体积无变化。继续施加轴向应力，则水位开始下降，这一过程说明土样开始剪胀。水位稳定在最大时对应的孔隙比即为砂土的临界孔隙比。
3.孔隙比计算公式
3.1试验前孔隙比计算
3.2固结后的孔隙比计算
3.3临界孔隙比计算
4.数据分析
通过数据对比分析，可以得出：
（1）相同的砂土，随着围压的增大，临界孔隙比相应减小。这表示埋深越大，临界孔隙比越小。
（2）相同的砂土，初始密度不同，在相同围压的条件下临界孔隙比相同。这表示在现场实际条件下，同一种砂土在埋深一样的情况下，临界孔隙比相同。
（3）不同的砂土，在围压相同时，颗粒粒径越大，临界孔隙比越大。这表示埋深相同的情况下，随着砂土粒径的 大，临界孔隙比相应增大，这说明越粗的砂越不易液化。
（4）本区域的建筑物在地基处理时，结合工程安全性与试验过程中所产生的误差，应将本区松散砂土的天然孔隙比经过处理，使其低于0.7为适。
5.结论
通过静三轴试验，对正定新区广泛分布的砂类土其临界孔隙比进行研究，分析出该区域内的砂类土临界孔隙比，通过这一孔隙比可以为砂土液化的临界状态提供一定参考，也可以为将来地基抗液化处理提供一定的指导。本区松散砂土的天然孔隙比经过地基处理后，建议使其低于0.7为适。
参考文献：
[1] 王艳丽，胡勇. 饱和砂土动力特性的动三轴试验研究[A]. 地下空间与工程学报，2011： 1673-0836（ 2010） 02-0295-05.
[2] 张建民， 时松孝次， 田屋裕司. 饱和砂土液化后的剪切吸水效应 [J]. 岩土工程学报 ， 1999， 21（4）： 398 – 402
[3] 张建民， 谢定义. 饱和砂土震动孔隙水压力长消的解析算法[J]. 水利学报， 1992， 12： 72–80.
[4] 张建民， 宋 飞. 砂土的压剪效应与渐近状态准则[J]. 岩土工程学报， 2008， 30（2）： 166–171.