Vol.27 No.2 李占强等：夯实高饱和度地基土的强度特性 ·151· 在恒定的净围压(o一u,)和吸力s下排水固结，同 活赛 时记录体积变化、排水量和孔压.前人的研究川 表明，这个过程的结束就是指比体积和体积含水 试样帽 量的稳定，一般假定含水量变化为最大含水量的 0.04%/d.值得注意的是，由于土的结构、应力一 试样 透水板 应变历史、应力路径、基质吸力的不同，在固结阶 段土可能会发生膨胀或收缩.(2)剪切阶段：改进 接孔压传感器 的三轴仪可以做不同应力路径下的排水剪切或 外室气压一 不排水剪切实验.为研究试样在剪切过程中体变 内室水压 和水量变化的特性，所有试样均采用统一的切应 排水管 变速率(0.0064mm/min),在排水条件下完成剪 施加气压 高进气值陶土板 图1改进的非饱和土三轴仪压力室示意图 Fig.1 Schematic diagram of a modified triaxial compressive cell 1.4实验材料 for unsaturated soils 实验所用材料为某地税大楼强夯后地基土， 它系太行山前第四纪冲积平原河流相沉积.这种 围压、孔隙水压力和孔隙气反压，而且能单独测 土主要由细颗粒的岩石矿物碎屑组成，碎屑颗粒 量体变和含水量变化， 之间及颗粒表面充填着风化淋滤沉积的粘土矿 13实验过程 物，矿物成分主要是长石和石英以及少量的云母 对于控制吸力下的三轴实验，每一土样在实 片，大部分长石已风化.实验用土为一含有大约 验过程中吸力保持恒定，而总净应力变化.实验 21%的粘土（≤0.005mm)成分的粉土，表1列出了 包括两个阶段：固结和剪切阶段，()固结阶段： 实验土主要的物理指标和击实后土样的特性， 表1某地税大楼夯实粉土的物理指标特性 Table 1 Physical properties of compacted silt from the foundition of the Local-tax Building in Shijiazhuang,China 实验土样的主要物理指标 击实后土样的特性 G/g.cm-)(kN.m) w,/% w/% % % w% v S,1% 2.71 16.2 15.9 25.3 9.4 20.2 14.95 1.673 81.5 注：G,为士粒的密度，为试样的干密度，Ww,I,分别为土的塑限、液限.塑性指数，w为土的天然含水量，w为击实土的最优含水量，v为土 的比体积，S,为土的饱和度 2实验结果及分析 力增加，初始切变模量和最大偏应力增加，因为 施加的吸力不大，故应力一应变曲线未出现峰 Fredlund等认为，控制吸力条件下的三轴排 值，当应变值很大时，偏应力有逐渐趋向一稳定 水剪切实验固结阶段的净围压(5一)应为1013 值的趋势.当吸力比较小(s=100kPa)时，试样的 kPa以上，否则土样在固结过程中就会倒吸陶土 初始刚度较大，且当轴向应变，≥02%左右时，试 板下的水.故所有实验土样均在恒定的净平均应 样发生屈服，屈服后的切线刚度变小；而当吸力 力(p-,)为100kPa和偏应力g为0kPa的条件下 比较大(s=200kP)时，试样的初始刚度较s=100 进行固结，考虑到现场地基土的饱和度大都在 k炉a时要小，而试样在轴向应变达1%左右后，才 70%~8S%,初始吸力值大约为100kPa,故实验采 发生屈服，土样屈服后的切线刚度则比s=100 用较低的吸力值，四组实验的吸力值s分别为0， kPa时要大得多.说明吸力越大，土体抵抗变形破 50,100,200kPa,总共测试了净围压(o-u,)为 坏的能力越强.表2是根据图2应力应变曲线计 100,200,300kPa下的14个样品，其中吸力值为 算的试样初始刚度和切线刚度，表中数据显示吸 零是采用饱和土的三轴排水剪切实验结果， 力、围压越大，切线刚度越大：而初始切线刚度则 21应力一应变关系 不然，这说明对于实验的非饱和土，在小应变范 同一围压、不同吸力条件下应力一应变关系 围内确定的初始切线刚度不可靠.至于造成这种 曲线示于图2.由图可见，同一围压条件下，随吸 现象的原因，目前的实验结果还难以解释，有待李 占强 等 夯 实高饱 和 度地 基 土 的 强 度特性 、 弃 尸尸 二二 晰 活塞 接孔压传感器 外室气压 内室－水压 施加气压 高进气植陶土板 图 改进 的非 饱和 土 三 轴 仪压 力室 示 意图 记 邝 围压 、 孔 隙水 压 力和 孔 隙气 反 压 ， 而 且 能 单独 测 量 体变 和 含水 量 变 化 实验 过 程 对 于 控 制 吸 力下 的三轴 实验 ， 每 一 土样 在 实 验 过 程 中吸 力保 持 恒 定 ， 而 总净 应 力变 化 ， 实验 包 括 两 个 阶段 固结和 剪 切 阶 段 固结 阶 段 在 恒 定 的净 围压 仍 一 和 吸 力、 下 排 水 固结 ， 同 时记 录 体 积 变 化 、 排 水 量 和 孔压 前 人 的研 究 一 川 表 明 ， 这 个 过程 的结 束就 是指 比 体积 和 体积 含水 量 的稳 定 ， 一 般 假 定含 水 量变 化 为最 大含 水量 的 值 得 注 意 的是 ， 由于 土 的结构 、 应 力一 应 变历 史 、 应 力路 径 、 基质 吸 力 的不 同 ， 在 固结阶 段 土 可 能会 发 生膨 胀 或 收 缩 剪 切 阶 段 改进 的三 轴 仪 可 以做 不 同应 力 路 径 下 的排 水 剪 切 或 不 排 水 剪 切 实验 为研 究试 样 在 剪切 过程 中体 变 和 水 量 变 化 的特 性 ， 所 有试 样 均采 用 统 一 的切应 变 速 率 助竹 ， 在 排 水 条 件 下 完成 剪 切 实验 材 料 实验 所 用 材 料 为某地 税 大楼 强 夯 后 地 基 土 ， 它 系 太行 山 前第 四纪 冲积 平 原 河 流 相 沉积 这 种 土 主 要 由细颗 粒 的岩 石 矿 物 碎 屑组 成 ， 碎 屑颗 粒 之 间及 颗 粒 表 面 充 填 着 风 化 淋 滤 沉 积 的粘 土 矿 物 ， 矿 物 成 分 主 要 是 长 石 和 石 英 以及 少量 的云 母 片 ， 大 部 分 长 石 己 风 化 实验 用 土 为一 含 有 大 约 的粘 土 成 分 的粉 土 ， 表 列 出 了 实验 土 主 要 的物 理 指 标 和 击 实后 土 样 的特 性 表 某地税 大 楼 夯实粉 土 的物理 指标 特性 · ， 实验土 样 的 主 要 物 理 指标 副勺 · 一 ， 八州 · 一 ， 侧 吞 ” 气想么 击 实 后 土 样 的特性 呱洲 ， 注 仅为土粒的密度 ， 知为试样的干密度 ， ， ， 几分别为土 的塑限 、 液限 、 塑性指数 ， 为土 的天然含水量 ， 为击实土 的最优含水量 ， 为土 的比体积 ， 为土 的饱和度 实验 结 果 及 分 析 等‘，，认 为 ， 控 制 吸 力 条件下 的三 轴 排 水 剪 切 实验 固结 阶 段 的 净 围压 伪 一 应 为 甘 以上 ， 否 则 土 样在 固结 过 程 中就会 倒 吸 陶 土 板 下 的水 故所 有 实验 土样 均 在恒 定 的净 平 均 应 力 沙一 为 沙 和 偏 应 力 为 沙 的条 件 下 进 行 固 结 考 虑 到 现 场 地 基 土 的饱 和 度 大 都 在 一 ， 初 始 吸 力值 大 约 为 ， 故 实验 采 用 较 低 的吸 力值 四组 实验 的吸 力值 ， 分 别 为 ， ， ， 廿 ， 总 共 测 试 了净 围压 氏 一 为 ， ， 廿 下 的 个 样 品 ， 其 中吸 力 值 为 零 是 采用饱 和 土 的三 轴 排 水 剪切 实验 结 果 应 力一应 变 关 系 同一 围压 、 不 同吸 力 条件 下应 力一应 变关 系 曲线 示 于 图 由图可 见 ， 同一 围压 条 件 下 ， 随吸 力 增 加 ， 初 始 切 变 模 量和 最 大偏 应 力增 加 ， 因 为 施 加 的 吸 力 不 大 ， 故 应 力一应 变 曲线 未 出现 峰 值 ， 当应 变 值 很 大 时 ， 偏 应 力 有 逐 渐 趋 向一 稳 定 值 的趋 势 当 吸 力 比 较 小 二 时 ， 试 样 的 初 始 刚度 较 大 ， 且 当轴 向应变 左 右 时 ， 试 样 发 生 屈 服 ， 屈 服 后 的切 线 刚度 变 小 而 当吸 力 比较 大 二 时 ， 试 样 的初 始 刚度 较， 二 沙 时 要 小 ， 而 试 样 在轴 向应 变 达 左 右 后 ， 才 发 生 屈 服 ， 土 样 屈 服 后 的切 线 刚度 则 比， 廿 时要 大得 多 说 明吸 力越 大 ， 土体抵 抗 变 形破 坏 的能力 越 强 表 是根 据 图 应 力应 变 曲线计 算 的试 样 初始 刚度 和 切 线 刚度 ， 表 中数 据显 示 吸 力 、 围压 越大 ， 切 线 刚度 越 大 而初 始 切线 刚度 则 不 然 ， 这 说 明对 于 实验 的非饱 和 土 ， 在 小应 变范 围 内确 定 的初始 切 线 刚度 不可 靠 至 于 造 成这 种 现 象 的原 因 ， 目前 的实验 结 果 还难 以解 释 ， 有 待