李雨浓等：黏土中静压沉桩离心模型 ·287· (CPT)测试仪器.更多有关该离心机的详细细节可 作情况可参见White等人的文献.由于本试验桩 参见Stewart等n图的文献. 最大贯入深度为110mm,考虑到试验的准确性，故 不分析传感器B4的变化.本次离心机试验模型比 尺(N)分别取50g、125g和250g. 2.2土样的制备与物理力学特性 本试验土样采用的是预先固结的西澳大学高岭 黏土.有关高岭黏土的相关物理参数见表1. 表1模型试验高岭黏土基本物理参数 Table 1 Parameters of Kaolin clay in tests 含水量， 有效重度， 孔隙比，塑性指灵敏度，桩土摩擦角， w/% y/(kN-m-3) e 数，Ip dr1() 图1西澳大学鼓轮式离心机 45 7.0 1.234 Fig.1 Drum centrifuge in UWA 2.5 18 试验开始前，将装有黏土样的试验盒（土盒尺 试验前黏土样事先用150kPa的压力进行预压 寸258mm×163mm×160mm)固定到离心机内部环 固结.该预先固结压力是结合不同重力场50g、125g 行槽中，模型桩头连接荷重传感器，两者一起被固定 及250g情况确定的，以获得不同重力场下黏土的超 到离心机工作台中心处.该荷重传感器用于在拉伸 固结比(OCR).本次离心试验中，离心加速度为 试验中量测桩轴向承载力.具体的试验桩土的装置 50g、125g及250g情况下，30mm深度以下黏土的平 示意图见图2 均超固结比0CR分别为7.46、2.78和1.53，分别代 表土样的超固结状态、轻微超固结状态和正常固结 状态.不同重力场下OCR沿深度的分布情况见图4. 试验过程中对不同重力场情况下的土样进行了 Tbar试验，测得了土体的不排水剪切强度sar 有关三个不同重力场下的s数据记录见图5. 2.3试验设计 本次试验在不同重力场下分别进行了模型桩试 验和静力触探试验.有关3个不同重力场下的静力 触探试验端阻力(q)记录见图6. 图2试验布置示意图 Fig.2 Test arrangement 试验时，模型桩先以0.5mm·s的速度被贯入 到土样中，在50g和125g两个离心场试验中桩贯入 2试验方案 深度均为110mm,而在250g情况下则相对较小为 95mm.此外，由于在贯桩过程中，将会产生较大的 2.1模型桩 孔隙水压力，根据Houlsby和Teh9的研究结果表 本文离心试验采用的模型桩为边长(B)9mm, 明，贯桩结束后将模型桩静置2h有利于至少85% 长(L)185mm的不锈钢闭口方桩.图3为试验桩的 的孔隙水压力的消散.故本试验模型桩在贯桩阶段 详细结构图. 结束后被静置2h再开始进行桩轴向载荷的拉伸试 由图3可见，模型桩两侧距离桩端不同高度处 验.试验时，模型桩以0.001mm·s的速度被上提 共嵌入式安装6个直径为6mm的土压力传感器 到最大位移2mm,之后模型桩试验结束. (B1,B2,B3,B4,F1,F2),其中，F1和B1、F2和B2 对称布置桩身底部两侧位置用于校核试验过程中监 3试验结果 测的径向应力数据.不同高度的土压力传感器用于 3.1贯入过程结果分析 量测桩身不同位置(h/B=1,3,6和12；h为土压力 试验结果发现，在静压沉桩过程中桩身径向应 传感器距桩端的距离)处的径向应力（σ）.这些压 力随着测试元件相对桩端距离(h/B)的不同而有所 力传感器最大量程可达到750kPa,此外，在试验前 变化.图7为50g试验情况模型桩侧3个不同位置 这些传感器都已经过精确的标定.具体的模型桩制 处的总径向应力沿贯入深度的分布曲线李雨浓等: 黏土中静压沉桩离心模型 ( CPT) 测试仪器． 更多有关该离心机的详细细节可 参见 Stewart 等［18］的文献． 图 1 西澳大学鼓轮式离心机 Fig． 1 Drum centrifuge in UWA 试验开始前，将装有黏土样的试验盒( 土盒尺 寸 258 mm × 163 mm × 160 mm) 固定到离心机内部环 行槽中，模型桩头连接荷重传感器，两者一起被固定 到离心机工作台中心处． 该荷重传感器用于在拉伸 试验中量测桩轴向承载力． 具体的试验桩土的装置 示意图见图 2． 图 2 试验布置示意图 Fig． 2 Test arrangement 2 试验方案 2. 1 模型桩 本文离心试验采用的模型桩为边长( B) 9 mm， 长( L) 185 mm 的不锈钢闭口方桩． 图 3 为试验桩的 详细结构图． 由图 3 可见，模型桩两侧距离桩端不同高度处 共嵌入式安装 6 个直径为 6 mm 的土压力传感器 ( B1，B2，B3，B4，F1，F2) ，其中，F1 和 B1、F2 和 B2 对称布置桩身底部两侧位置用于校核试验过程中监 测的径向应力数据． 不同高度的土压力传感器用于 量测桩身不同位置( h /B = 1，3，6 和 12; h 为土压力 传感器距桩端的距离) 处的径向应力( σr ) ． 这些压 力传感器最大量程可达到 750 kPa，此外，在试验前 这些传感器都已经过精确的标定． 具体的模型桩制 作情况可参见 White 等人［12］的文献． 由于本试验桩 最大贯入深度为 110 mm，考虑到试验的准确性，故 不分析传感器 B4 的变化． 本次离心机试验模型比 尺( N) 分别取 50g、125g 和 250g． 2. 2 土样的制备与物理力学特性 本试验土样采用的是预先固结的西澳大学高岭 黏土． 有关高岭黏土的相关物理参数见表 1． 表 1 模型试验高岭黏土基本物理参数 Table 1 Parameters of Kaolin clay in tests 含水量， w/% 有效重度， γ'/( kN·m － 3 ) 孔隙比， e 塑性指 数，IP 灵敏度， St 桩土摩擦角， δf /( °) 45 7. 0 1. 2 34 2. 5 18 试验前黏土样事先用 150 kPa 的压力进行预压 固结． 该预先固结压力是结合不同重力场 50g、125g 及 250g 情况确定的，以获得不同重力场下黏土的超 固结比( OCＲ) ． 本次离心试验中，离心加速度为 50g、125g 及 250g 情况下，30 mm 深度以下黏土的平 均超固结比 OCＲ 分别为 7. 46、2. 78 和 1. 53，分别代 表土样的超固结状态、轻微超固结状态和正常固结 状态． 不同重力场下 OCＲ 沿深度的分布情况见图4． 试验过程中对不同重力场情况下的土样进行了 T--bar 试验，测得了土体的不排水剪切强度 su-Tbar． 有关三个不同重力场下的 su-Tbar数据记录见图 5． 2. 3 试验设计 本次试验在不同重力场下分别进行了模型桩试 验和静力触探试验． 有关 3 个不同重力场下的静力 触探试验端阻力( qt ) 记录见图 6． 试验时，模型桩先以 0. 5 mm·s － 1的速度被贯入 到土样中，在 50g 和 125g 两个离心场试验中桩贯入 深度均为 110 mm，而在 250g 情况下则相对较小为 95 mm． 此外，由于在贯桩过程中，将会产生较大的 孔隙水压力，根据 Houlsby 和 Teh［19］的研究结果表 明，贯桩结束后将模型桩静置 2 h 有利于至少 85% 的孔隙水压力的消散． 故本试验模型桩在贯桩阶段 结束后被静置 2 h 再开始进行桩轴向载荷的拉伸试 验． 试验时，模型桩以 0. 001 mm·s － 1的速度被上提 到最大位移 2 mm，之后模型桩试验结束． 3 试验结果 3. 1 贯入过程结果分析 试验结果发现，在静压沉桩过程中桩身径向应 力随着测试元件相对桩端距离( h /B) 的不同而有所 变化． 图 7 为 50g 试验情况模型桩侧 3 个不同位置 处的总径向应力沿贯入深度的分布曲线． · 782 ·