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固结系数是用来分析软土地基变形的重要参数,也是地基加固设计中的关键数据,长期以来,都是经现场取土样后再在试验室内加以测定。用这种方法测定的固结系数值与原位实际的固结系数值会出现一定的偏差,主要原因是土样会不可避免地受到环境改变、运输、室内试验等一系列过程的扰动影响。因此,近年来土工研究人员寻找更好的现场测试技术,以求在地基原位测定土的固结系数。孔压静力触探试验(简称孔压静探)是上世纪80年代迅速发展起来的一种新的土体原位测试技术。它是利用带有量测孔隙水压力的探头,在地基原位测试超孔隙水压力随时间的消散过程,通过反应出的土层渗透固结特性,从而计算出土层原位固结系数,所得结果比室内试验的结果更真实,更接近于地基土的实际情况。 然而,至今对孔压静探测试技术的分析应用绝大部分还停留在经验、半经验公式基础上,其测试机理还不十分清楚,机理研究仍处于探索阶段,这必然会阻碍它在工程实践中的应用。 本文主要致力于孔压静探测试土的固结系数机理研究,通过进行大型孔压静探模型槽重塑粘土原型模拟测试试验,从理论上探索孔压静探技术获取土的固结系数的测试机理。 文中总结介绍了前人的理论研究和模型试验的成果,充分分析其优缺点,研究了Terzaghi和Biot固结理论,对比分析了两理论之间的优缺点,并根据Terzaghi固结理论,建立了孔压静探测试土的固结系数的轴对称问题的数学模型,由此得到用孔压静探推算土的固结系数的计算公式,在此基础上,理论分析了探头贯入过程,进一步分析求解探头贯入时,周围土体中超孔隙水压力的产生、初始分布及消散过程。介绍了模型槽试验的仪器设备、试验过程、资料的整理以及试验结果与室内试验测定的固结系数的对比,探索了孔压探头贯入时产生的超孔隙水压力,及停止贯入后进行孔压消散时超孔隙水压力的变化规律,及其与土的固结系数之间的定量关系,分析了土体中径向附加压力的变化规律,讨论了水平与垂直向固结系数指标之间的差异性和规律性,最后与工程实例“孔压静力触探在珠江三角洲地区中的应用研究”进行了固结系数求取结果的对比分析。 通过上述分析和研究,得出以下结论: 1) 在进行理论分析并结合实际情况后采用太沙基轴对称固结渗流课题,采用的固结方程为:(?)u/(?)t=C_h((?)~2u/(?)r~2+1(?)u/r(?)r); 2) 本文采用的用孔压静探测试方法估算土的水平向固结系数计算式为: