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1、岩土工程界第11卷第2期检测与分析先期固结压力对土与结构材料界面摩擦性能的影响121肖俊华张晓锋张邦花(1.山东建筑大学2.上海市基础工程公司)摘要利用直剪仪对原状土与结构材料(钢块)进行界面摩擦试验,发现土体的先期固压力对界面摩擦行为具有重要的影响,当土体的先期固结压力大于试验时的固结压力也即正应力时,土与钢块的界面之间具有较高的表观摩擦系数,反之则小。对此现象从土体结构损伤的角度进行了合理的分析与探讨。将超固结压力对界面摩擦的影响同平面应变试验结果进行了对比,发现先期固结压力对土体内外力学性质影响具有相似性,利用相
2、似性可对不同试验结果进行相互验证。关键词界面摩擦试验先期固结压力表观摩擦系数结构损伤通常认为,先期固结压力是指土曾经受到的最地下连续墙与土体的接触问题。为了研究前期固结[1]大自重应力值,以pc表示。王清等认为,土体的压力对土与结构材料界面摩擦性能的影响,选择了先期固结压力不仅由上覆荷载作用所致,还与土体两种有代表性的土样,进行了土与钢块的界面摩擦的结构与环境因素密切相关。土体从微观上来说都试验研究,并将试验结果同以前土体的平面应变试[2]验结果进行了对比,得到了一些探索性的结论。下是具有结构性的,沈珠江认为,对于原状
3、结构性文中提到的先期固结压力p既包含了土体曾受到土pc与有效垂直压力p0之比不宜称为超固结比,c理应称为结构应力比。陈金波等[3]认为,传统方法的最大上覆有效应力,也包含了结构强度。测定的先期固结压力应为结构屈服压力Rk,结构屈1试验方法与土样服压力Rk是先期固结压力pc与结构强度q之和,采用应变控制式盒式直剪仪进行固结快剪试而结构强度是由于土沉积过程中的物理化学因素使验,剪切室上下盒内径为6118cm。试验时上盒放土颗粒相互接触产生的固化联结键而形成的。样,下盒放结构材料(钢块)。制备的钢块其表面光岩土工程界就先期固
4、结压力对土体性质的影响[4]滑程度尽量接近钢桩表面。钢块与盒壁周围有微小进行了大量的研究。邱青长等通过对软粘土的空隙,允许固结过程中排水。钢块装样过程中,通过固结快剪试验,认为其抗剪强度随Pc增大而增长,下面垫滤纸或调整试样盒周围的螺丝使钢块与下盒相同固结压力,内摩擦角随固结度变化较大,粘聚力的顶面高度一致,以确保剪切时沿着土与钢块的界与固结压力呈线性增长,内摩擦角随先期固结压力面发生。[5]增大到一定值时趋于稳定。余红等通过对两种直剪试验前先对土样进行固结,每组土样的固固结状态下的粘性土的直剪试验研究,得到其剪应结压
5、力分别取50、100、200、300kPa,固结时间为力与相对位移关系曲线在正常固结时呈逐渐硬化类24h。然后进行界面剪切试验,剪切速率为018mm[6]型,超固结时呈峰值后软化类型。叶朝汉等对常#min-1。直剪试验初始阶段(剪切位移s[1mm),规三轴条件下及平面应变条件下前期固结压力对土每产生011mm剪切位移记录一次剪应力读数;之后体力学性质的影响也进行了有益的探讨。丁树云(s>1mm)每产生012mm剪切位移记录一次剪应力[7]等利用电磁式振动三轴仪研究固结比对饱和粉读数,剪切位移达到6~8mm时结束试验。土
6、液化性能的影响。然而以上对前期固结压力的研试验时选取了上海有代表性的两种天然土层:究,都局限于对土体本身动静力学性质的影响,包括第←层褐黄色粉质粘土层及第↓层灰色淤泥质粘土对土体强度、变形及液化特性的影响。层。取土器外径为108mm。两层土的物理力学参在工程实践中,常常会遇到超固结土与结构材数见表1。料界面接触并产生摩擦时的情况,如桩土接触问题,1收稿日期22007-7-2367检测与分析GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVOL.11No.2表1土的物理力学性质表直剪固快(峰值)土层取样深度含水量
7、重度比重孔隙比液限塑限塑性指数液性指数压缩模量比贯入阻力层序-2ew/%w/%IIE/MPa粘聚力内摩擦角p/MPa名称/mX/(%)C/kN#mG0LppLs011-012cc/kPaU/(b)褐黄色←110~213271518192173018035132016141701465162023100182粉质粘土灰色淤↓1210~12134817161921741136421223141818113521281010150160泥质粘土在三角洲地区,地层沉积后由于环境因素的影由图1可见,对褐黄色粉质粘土,在试验固结压
8、响,即长期的地表蒸发颗粒间的胶结作用增强,在地力(也即界面剪切时的正应力)Rs为50、100、表往往形成/硬壳层0,上海第←层褐黄色粉质粘土200kPa时,S-s曲线上剪力值先达到某一峰值强层即属此种类型的土层。该层的先期固结压力不仅度,然后略有下降,但这种界面弱化的现象并不明仅是上覆地层压力,还应包括环境因素对先期固结显。这是否
