红黏土压缩特性研究及应用

1.分级加载固结试验

DK559＋507和DK559＋650原状土的分级加载固结试验结果如表2.3-5所示，由表可知：同一断面试样的初始孔隙比随深度的增加而减小，但由于地基土体的不均匀性，使得土体的压缩系数与压缩模量沿深度的变化规律不明显。不同深度土体的压缩系数为0.091～0.152 MPa－1，柳南客专地基土属于中等压缩性土。

表2.3-5　原状土的固结试验结果

图2.3-5为荷载与孔隙比减少量关系曲线，在荷载应力作用下，初始阶段孔隙比的减少率比较大，随着荷载应力作用继续增加曲线斜率趋向平稳。

图2.3-5　不同深度地基土Δe-p曲线

2.高压K0固结试验

K0固结共进行了7组，加载围压0～500 kPa，每级100 kPa加载11 h，加载速率0.15 kPa/min，达到每级目标围压后稳压13 h，每级需要24 h，每组试验完成需要连续运行5.5天。

为了分析刚性、柔性侧向约束条件下压缩模量和压缩指数的异同，图2.3-6给出了ε-σ1、Es-σ1关系曲线，K0固结采用局部LVDT数据计算轴向应变。根据Casagrande（1936年）经验作图法，得到前期固结压力Pc，见表2.3-8，取样时原始上覆自重以P0表示，施加轴压以Pi表示，Pc/Pi值表示超固结比OCR，土体在时处于超固结状态，σ1′＞Pc时进入正常固结状态。由表2.3-6知，9 m深度处原位OCR为1.3，属于轻度超固结土，15 m深度处原位OCR均值为1.05，属于正常固结土。

表2.3-6　Pc-H关系(www.xing528.com)

由图2.3-6中ε1-σ1关系得到了割线压缩模量Es，K0固结与常规固结分别以Es（S）、Es（G）表示，，εi为σi下轴向压缩应变。可知不同侧向约束条件下Es具有相似的演化规律，随着固结应力增加，Es增大，初期变化较为明显，但后期增加逐渐趋于稳定。

图2.3-6　两类固结试验ε1-σ1、Es-σ1关系

图2.3-7为Es-e关系曲线，孔隙比按照e/e0进行了归一化处理，由图可知，压缩模量随着孔隙比减小不断增大，但不同的e/e0区间压缩模量增幅不同。对于K0固结，第①阶段（e/e0>0.992）Es快速增加，增幅明显，此时土体结构性保持完好；进入第②阶段（0.992>e/e0>0.960）后，Es增速逐渐减缓，多数土体已经达到前期固结压力，土体结构已接近完全破坏；到了第③阶段（e/e0<0.96）曲线斜率基本保持恒定，Es增加也渐渐稳定。

图2.3-8给出了超固结状态下Es-OCR关系曲线，OCR=1～10时试样多处于第②阶段。由图可知，随着轴向应力增加，超固结状态下OCR逐渐减小，应力对Es的影响区间集中在OCR=1～3。加载前期OCR对压缩性状影响不显著，Es随OCR减小而缓慢增加，主要是固结应力很小造成的，当OCR<3，即轴向应力超过0.33Pc后，Es增加趋势明显，增速由慢变快。在考虑上部荷载对地基压缩模量影响时，可以认为超固结状态下压缩模量的大幅提升主要发生在0.33Pc～Pc，此阶段压缩模量大幅提升。相比之下，正常固结状态下压缩模量的提高幅度有限。

图2.3-7　Es-e关系

图2.3-8　超固结状态下Es-OCR关系