土体静止侧压力系数定义及其确定方法综述.pdf

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1、第３１卷第７期水电能源科学Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．７２０１３年７月ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＰｏｗｅｒＪｕｌ．２０１３文章编号：１０００－７７０９（２０１３）０７－０１１１－０４土体静止侧压力系数定义及其确定方法综述王俊杰１，２，郝建云１，２（１．重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆４０００７４；２．重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室，重庆４０００７４）摘要：在比较总应力法、有效应力法、有效应力增量法的静止土侧压力（Ｋ０）系数定义差异基础上，简述了影响Ｋ０系数的主要影响因素（如物理力学性质、应力历史、土体结构、土样受扰动程度、孔

2、隙水压力、土体固结程度）的研究现状，综述了室内试验、原位测试试验、经验公式、本构模型、数值仿真试验确定Ｋ０系数的方法的研究进展，可为未来Ｋ０系数的深入研究提供借鉴。关键词：静止侧压力系数；定义；影响因素；确定方法；综述中图分类号：ＴＵ４３２文献标志码：Ａ土体静止侧压力（Ｋ０）系数是土体中的一个Ｋ０＝σｈ／σｖ（１）重要弹性参数，可反映土体中水平向应力的变化，式中，σｈ为水平向总应力；σｖ为竖向总应力。［３］也可直接计算作用于挡土结构物上的土压力分布有效应力法定义的Ｋ０系数为：及工程的安全性，如计算作用于挡土墙上的静止Ｋ０＝σ′ｈ／σ′ｖ（２）土压力、

3、土石坝施工期间的孔隙水压力、桩侧向摩式中，σ′ｈ为水平向有效应力；σ′ｖ为竖向有效应力。［１］擦力、确定场地中初始的水平应力状态等，以及计有效应力增量法定义的Ｋ０为：算分析隧道衬砌、地下洞室边墙、土中填埋管道等Ｋ０＝Δσ′ｈ／Δσ′ｖ（３）地下结构物等。但在具体工程应用中，由于土体式中，Δσ′ｈ为水平向有效应力增量；Δσ′ｖ为竖向有效受到一系列复杂因素（如土体类型、应力历史等）应力增量。的影响，目前尚无法根据经验公式准确计算Ｋ０２Ｋ０系数的影响因素系数，试验法因受试验仪器、试验条件等因素的影响也很难求得精确可靠的土体静止侧压力系数。（１）土体物理力学

4、性质。土体有效内摩擦角鉴此，本文分析了影响土体Ｋ０系数的主要因素，φ′可反映土体内部的实际摩阻力情况。土体在总结了Ｋ０系数的确定方法，探讨了Ｋ０系数与土有侧限压缩条件下达到稳定时，φ′值越大，竖向体物理性质指标的关系。有效应力就越大，Ｋ０系数就越小，反之则越大。文献［４］给出的考虑土体物理力学性质的Ｋ０系１Ｋ０系数定义数的经验公式为：Ｋ０系数定义为土体在无侧向变形条件下固Ｋ０＝１－ｓｉｎφ′（４）结后的水平向应力与竖向应力之比，即原始应力实际上Ｋ０系数并非φ′的单一函数，除φ′［１］状态下的水平向应力与竖向应力之比。土体总外，土体的泊松比、塑性指数、

5、弹性模量、土壤颗粒［１］应力包括孔隙水应力等，当有孔隙水压力时Ｋ０大小、压缩指数等对其也有一定程度的影响。系数用有效应力表示；考虑到土体应力历史，为克（２）应力历史。假定土体为弹性体，对正常的服由应力变化引起的侧向变位，此时采用有效应固结土体，Ｋ０系数与土体的泊松比μ之间存在一［５］力增量表示。Ｋ０系数表示方法主要有总应力法、一对应的关系。对超固结土体，若超固结比越［２］［３］有效应力法及有效应力增量法。总应力法定义大，土体的压缩系数越小，Ｋ０系数越小。［３］的Ｋ０系数为：（３）土体结构。粘性土的结构强度使土体具收稿日期：２０１３－０３－２２，修回日

6、期：２０１３－０４－２９基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课题基金资助项目（２０１２ＢＡＢ０５Ｂ０４）；重庆市科技攻关基金资助项目（ＣＳＴＳ２０１１ＧＧＡ３０００１）作者简介：王俊杰（１９７３－），男，教授、博导，研究方向为岩土工程、水利工程等，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｊｕｎｊｉｅｈｈｕ＠１６３．ｃｏｍ·１１２·水电能源科学２０１３年有一些特殊性质，也使Ｋ０系数有一定差异。当转折明显，两段曲线的拟合直线交汇于一点，该点土体为各向同性时，考虑土体结构的Ｋ０系数经应力等于现场水平有效应力。［５］验公式为：步骤４现场水平有效应力与现场垂直有效Ｋ０＝μ／（１

7、－μ）（５）应力的比值即为Ｋ０系数（同式（２））。当土体为轴对称的正交各向异性，考虑土体３．２原位测试试验［５］（１）扁铲侧胀试验。扁铲侧胀试验适用于软结构的Ｋ０系数经验公式为：Ｋ０＝μ２／（１－μ１）或Ｋ０＝Ｅｈμ３／［Ｅｖ（１－μ１）］土、粘性土、黄土、粉土、粉砂、中砂地层。该试验（６）就是将扁铲测头压入土体中某深度后再施压，使式中，Ｅｈ为水平方向弹性模量；Ｅｖ为垂直方向弹扁铲测头一侧面的圆形钢膜向土体内膨胀，接着性模量；μ１为水平应力对水平应变的影响；μ２为量测钢膜膨胀后的三个特殊位置处的压力，进而［１］水平应力对垂直应变的影响；μ３为垂直应力

8、对水求得Ｋ０系数：０．４７平应变的影响。Ｋ０＝（ＫＤ／１．５）－０．６ＩＤ＜１．２（７）（４）土样受扰动程度