鈣質(zhì)結(jié)核土縮尺試驗(yàn)壓縮系數(shù)修正方法研究

梁傳揚(yáng),吳躍東,吳回國(guó),林來(lái)賀,時(shí)秀蓮,陳大碩,孫傳明

(1.河海大學(xué) 巖土力學(xué)與堤防工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210098; 2.河海大學(xué) 巖土工程科學(xué)研究所,江蘇 南京 210098)

鈣質(zhì)結(jié)核土中既有細(xì)粒黏土,也分布著粗粒的鈣質(zhì)結(jié)核,其中鈣質(zhì)結(jié)核主要成分是碳酸鈣,粒徑可達(dá)40 mm以上[1-3]?？梢?jiàn),鈣質(zhì)結(jié)核與細(xì)粒黏土在粒徑、剛度、變形模量等物理力學(xué)性質(zhì)上差異顯著。

為解決以鈣質(zhì)結(jié)核土為主的地基不均勻沉降問(wèn)題,有必要對(duì)鈣質(zhì)結(jié)核土的壓縮性能進(jìn)行研究。由于鈣質(zhì)結(jié)核的粒徑較大,一般選用大型壓縮試驗(yàn)儀器。使用常規(guī)的試驗(yàn)儀器進(jìn)行鈣質(zhì)結(jié)核土的壓縮試驗(yàn),則需要對(duì)鈣質(zhì)結(jié)核土進(jìn)行縮尺,并能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修正[4-5]。目前的縮尺試驗(yàn)研究對(duì)象以粗粒土為主[6-10],針對(duì)鈣質(zhì)結(jié)核土的縮尺方法和縮尺試驗(yàn)結(jié)果的修正方法的研究卻不是很多。工程上多采用從鈣質(zhì)結(jié)核土中剔除鈣質(zhì)結(jié)核的方法來(lái)獲得縮尺土樣,這種方法雖然比較簡(jiǎn)單,但是嚴(yán)重改變了縮尺后土樣的物理力學(xué)性質(zhì),之后也沒(méi)有對(duì)獲得的指標(biāo)進(jìn)行修正,因而得到的指標(biāo)不合理。

關(guān)于鈣質(zhì)結(jié)核土力學(xué)性質(zhì)的研究多集中于抗剪強(qiáng)度等[11-14],針對(duì)大型試驗(yàn)設(shè)備對(duì)鈣質(zhì)結(jié)核土進(jìn)行壓縮試驗(yàn)的研究還很少,對(duì)其縮尺試樣壓縮系數(shù)修正方法的研究更是屈指可數(shù)[15]。

本文通過(guò)一系列試驗(yàn),對(duì)不同鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)下鈣質(zhì)結(jié)核土的壓縮性能進(jìn)行研究。首先,基于粗粒土的縮尺方法,提出適用于鈣質(zhì)結(jié)核土的縮尺方法;然后,對(duì)不同鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鈣質(zhì)結(jié)核土進(jìn)行大型壓縮和縮尺試驗(yàn),對(duì)比分析壓縮系數(shù);最后,提出針對(duì)鈣質(zhì)結(jié)核土縮尺試樣壓縮系數(shù)的修正方法。本研究提供了一種對(duì)采用常規(guī)試驗(yàn)設(shè)備獲得土體壓縮系數(shù)的修正方法,可在工程設(shè)計(jì)中使用。

1 縮尺試驗(yàn)

1.1 鈣質(zhì)結(jié)核土縮尺方法

目前沒(méi)有針對(duì)鈣質(zhì)結(jié)核土的縮尺方法,但是對(duì)于粗粒土中的超粒徑顆粒,《水電水利工程粗粒土試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 5356—2006)中主要有如下3種處理方法:剔除法、等量替代法、相似級(jí)配法[16]。

剔除法主要是將超過(guò)儀器允許粒徑的土顆粒直接剔除,研究剩余土樣的性質(zhì),該方法簡(jiǎn)便易行,可極大節(jié)省人力和時(shí)間,是工程設(shè)計(jì)單位的首選方法。然而,這種方法增加了細(xì)粒土在總質(zhì)量中的比例,當(dāng)超粒徑土顆粒占比較大時(shí),該方法的準(zhǔn)確度將受到嚴(yán)重影響。因此,剔除法適用于超粒徑土顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于10%的土體。等量替代法,即用等效方法替代大于儀器允許粒徑的土顆粒,一般采用等質(zhì)量方法換算,也有用等表面積等其他方法換算,該方法能夠保證粗、細(xì)兩種土顆粒的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變,但極大地改變了整個(gè)級(jí)配組成,容易增大土樣不均勻性,適用于超粒徑土顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于50%的土樣。相似級(jí)配法的原理是對(duì)原級(jí)配進(jìn)行縮放,即根據(jù)儀器允許的最大粒徑設(shè)定一個(gè)比例系數(shù),然后各粒組粒徑除以該系數(shù),該方法保證了各個(gè)粒組之間的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變,土樣的不均勻系數(shù)(Cu)將不變,但是這種方法導(dǎo)致粗、細(xì)土顆粒的比例變化較大,只適用于細(xì)粒土質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小的試樣[9,16]。

以上3種方法適用于粗粒土,但是本文中的鈣質(zhì)結(jié)核土是由鈣質(zhì)結(jié)核(最小粒徑為1 mm，最大粒徑為40 mm)和細(xì)粒土(大部分的粒徑小于0.25 mm)共同組成,需要對(duì)粗粒土的縮尺方法進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)方法:對(duì)于鈣質(zhì)結(jié)核土的細(xì)粒土部分,為保持土體的性質(zhì)而不對(duì)其進(jìn)行縮尺;對(duì)于鈣質(zhì)結(jié)核土的鈣質(zhì)結(jié)核部分,需要基于粗粒土縮尺方法的思路對(duì)其進(jìn)行縮尺,第一步,采用相似級(jí)配法對(duì)鈣質(zhì)結(jié)核的粒徑進(jìn)行第一次縮小,經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)比例系數(shù)為2時(shí)的級(jí)配曲線發(fā)展規(guī)律與縮尺前較為吻合;第二步,將超過(guò)儀器允許粒徑的鈣質(zhì)結(jié)核以等質(zhì)量原則將其替換為2～5 mm粒徑的鈣質(zhì)結(jié)核。

1.2 試驗(yàn)材料和方案

試驗(yàn)所用鈣質(zhì)結(jié)核土取自江蘇省宿遷市,土中鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.5%。為研究鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)壓縮性能的影響,分別制備鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、15.0%、35.0%和45.0%的重塑土,其他物理力學(xué)參數(shù)均與鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.5%的重塑土相同。根據(jù)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù),分為A—E 5個(gè)試驗(yàn)組,每組設(shè)置兩組平行試驗(yàn)。各試驗(yàn)組土體物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。由于大型壓縮試驗(yàn)所用土體的鈣質(zhì)結(jié)核多以2～5 mm粒徑為主,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占10%～20%；而1～2和20～40 mm粒徑的鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小,均在3%左右,如圖1(a)所示。因此在進(jìn)行縮尺試樣制備時(shí),還需考慮各粒組占比的影響而進(jìn)行權(quán)重縮尺,其粒徑分布曲線如圖1(b)所示。

表1 各試驗(yàn)組土體物理力學(xué)參數(shù)

圖1 試樣粒徑分布曲線Fig.1 Particle size distribution curves of samples

大型壓縮試驗(yàn)采用大型固結(jié)儀,主要由壓縮容器、加壓設(shè)備、豎向變形量測(cè)表等部分組成。壓縮容器內(nèi)徑為300 mm,每組土樣的高度為200 mm(試樣高度需為土粒最大粒徑的5～6倍)?？s尺試驗(yàn)采用傳統(tǒng)固結(jié)儀,所用儀器由南京土壤儀器廠制造。固結(jié)儀內(nèi)徑為61.8 mm,高度為20 mm(試樣尺寸與此相同)。試驗(yàn)步驟參考《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50123—2019)[17],試驗(yàn)方案見(jiàn)表2。

表2 大型壓縮和縮尺試驗(yàn)研究方案

2 壓縮試驗(yàn)e-p曲線

圖2為大型壓縮和縮尺試驗(yàn)的e-p曲線。由圖2可以看出:在大型壓縮和縮尺試驗(yàn)中,隨著鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大,初始孔隙比逐漸增大,但是壓縮性的總體趨勢(shì)逐漸減小。在相同鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)下,大型壓縮試驗(yàn)試樣的壓縮性普遍大于縮尺試驗(yàn)試樣的壓縮性,并且隨著豎向應(yīng)力不斷增大,壓縮性的差異逐漸減小。當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤15.0%時(shí),大型壓縮試驗(yàn)試樣的壓縮性和縮尺試驗(yàn)試樣的壓縮性較為相似,這是由于當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤15.0%時(shí),大型壓縮和縮尺試驗(yàn)試樣中的土體以細(xì)粒土為主,粒徑和級(jí)配相似,壓縮性主要通過(guò)壓縮細(xì)粒土的孔隙來(lái)體現(xiàn),此時(shí)鈣質(zhì)結(jié)核的骨架沒(méi)有發(fā)揮作用。當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)>15.0%時(shí),大型壓縮試驗(yàn)試樣相比于縮尺試驗(yàn)試樣更容易被壓縮,此時(shí)在縮尺試驗(yàn)中,鈣質(zhì)結(jié)核的粒徑與容器的尺寸比值更大,在縮尺試驗(yàn)中鈣質(zhì)結(jié)核的骨架起到的作用更加明顯,鈣質(zhì)結(jié)核限制了豎向應(yīng)力對(duì)土體的作用,使得壓縮性更小?？梢?jiàn),當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大時(shí),縮尺試驗(yàn)試樣有更高的抵抗變形能力,所以,采用縮尺方法進(jìn)行壓縮試驗(yàn)會(huì)低估自然土體的壓縮性,直接使用縮尺試驗(yàn)所獲得的壓縮參數(shù)不利于工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

圖2 大型壓縮和縮尺試驗(yàn)的e-p曲線Fig.2 Curves of e-p of large-scale compression and scale compression tests

圖3為100～200 kPa下壓縮系數(shù)隨鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化曲線。由圖3可以發(fā)現(xiàn):在相同豎向應(yīng)力下,隨著鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大,土體的壓縮性呈現(xiàn)非線性變化。當(dāng)豎向應(yīng)力較小(0～100 kPa)或者較大(400 kPa)時(shí),大型壓縮試驗(yàn)試樣的壓縮性比縮尺試驗(yàn)試樣的壓縮性大,這是由于縮尺試驗(yàn)的壓縮容器尺寸較小,壓縮容器側(cè)壁更容易阻礙土體發(fā)生應(yīng)變。而當(dāng)豎向應(yīng)力為100～200 kPa時(shí),大型壓縮試驗(yàn)試樣的壓縮性反而變小,兩種試驗(yàn)試樣的壓縮性差異比較小。

圖3 100～200 kPa下壓縮系數(shù)隨鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化曲線Fig.3 Curves of compression coefficient under 100-200 kPa with different calcareous concretion mass fractions

由圖3還可以看出:大型壓縮和縮尺試驗(yàn)試樣在100～200 kPa的壓縮系數(shù)范圍為0.173～0.310 MPa-1,可見(jiàn)該鈣質(zhì)結(jié)核土屬于中壓縮性土。隨著鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大,壓縮系數(shù)有變小的趨勢(shì),但是壓縮系數(shù)的分布較為離散,壓縮系數(shù)與鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系呈非線性。想要進(jìn)一步得到壓縮系數(shù)分布的規(guī)律以及縮尺與大型壓縮試驗(yàn)試樣壓縮性的關(guān)系,需要建立壓縮曲線模型。

3 縮尺試驗(yàn)壓縮系數(shù)修正

3.1 壓縮曲線模型選擇

常用的壓縮曲線模型主要有雙曲線、e-lgp和Harris模型[18-20],如表3所示。分別用這3種模型對(duì)大型壓縮試驗(yàn)中的e-p曲線進(jìn)行擬合,所取模型參數(shù)如表4所示。

表3 壓縮曲線模型

3種模型對(duì)大型壓縮試驗(yàn)e-p曲線的擬合結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出:雙曲線模型對(duì)每一種鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)土體的壓縮曲線擬合均較好,該模型可以較為精確地描述鈣質(zhì)結(jié)核土大型壓縮試驗(yàn)e-p曲線的變化趨勢(shì),但是,雙曲線模型中A、B兩個(gè)參數(shù)沒(méi)有明確的物理意義,對(duì)于分析土體的壓縮特性有一定困難。e-lgp模型對(duì)鈣質(zhì)結(jié)核土體壓縮曲線的擬合結(jié)果比雙曲線模型的差,且在豎向應(yīng)力較小時(shí),模擬結(jié)果不準(zhǔn)確,但是,e-lgp模型中的參數(shù)C具有明確的物理意義,即與壓縮系數(shù)的大小正相關(guān),而且只有一個(gè)參數(shù),可以通過(guò)此參數(shù)對(duì)大型壓縮試驗(yàn)中鈣質(zhì)結(jié)核土的壓縮特性進(jìn)行分析。Harris模型擬合效果次于雙曲線模型擬合效果,而且該模型的3個(gè)參數(shù)均沒(méi)有明確的物理意義,規(guī)律較難挖掘。由表4可以看出:鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)從25.5%增大到35.0%時(shí),C值有一個(gè)較大的突變(從0.092降到0.079),初步分析是由于當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.0%時(shí),鈣質(zhì)結(jié)核的骨架搭建較為完全,能夠發(fā)揮其骨架作用;而當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于35.0%時(shí),鈣質(zhì)結(jié)核在土體中處于懸浮狀態(tài),還未能搭建起較強(qiáng)的骨架,使得試樣無(wú)法抵抗較強(qiáng)的壓縮應(yīng)力。

表4 壓縮曲線模型在大型壓縮試驗(yàn)中的參數(shù)取值

圖4 壓縮曲線模型對(duì)大型壓縮試驗(yàn)擬合結(jié)果Fig.4 Fitting results of compression curve models for large-scale compression test

3種模型的擬合結(jié)果在應(yīng)力較大時(shí)差別不大,但是對(duì)于初始孔隙比的擬合結(jié)果差異較大,這主要是因?yàn)閑-lgp和Harris模型中的對(duì)數(shù)函數(shù)無(wú)法較好地?cái)M合應(yīng)力為0時(shí)的孔隙比,可見(jiàn)雙曲線模型更適用于描述鈣質(zhì)結(jié)核土大型壓縮試驗(yàn)的非線性壓縮過(guò)程。然而,相較于另外兩個(gè)模型,e-lgp模型對(duì)研究鈣質(zhì)結(jié)核土壓縮特性有強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)意義,原因有三點(diǎn):第一是參數(shù)少,只有1個(gè);第二是該參數(shù)與壓縮系數(shù)正相關(guān),這為通過(guò)模型參數(shù)研究鈣質(zhì)結(jié)核土壓縮性提供了方便;第三是由于本研究的目的主要為通過(guò)壓縮系數(shù)研究鈣質(zhì)結(jié)核土的縮尺試驗(yàn)效果,不考慮應(yīng)力較小時(shí)的孔隙狀態(tài),因此,選用e-lgp模型作為后續(xù)的研究模型。

采用e-lgp模型對(duì)縮尺試驗(yàn)的e-p曲線進(jìn)行擬合,模型參數(shù)取值見(jiàn)表5。由表5可知:當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.5%時(shí),鈣質(zhì)結(jié)核的骨架作用表現(xiàn)明顯,壓縮性降低速率很快?？s尺試驗(yàn)土樣與大型壓縮試驗(yàn)土樣相比,當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小時(shí),C值即發(fā)生突變,這是因?yàn)榭s尺試驗(yàn)試樣中鈣質(zhì)結(jié)核粒徑與儀器尺寸的比值較大,且這一類鈣質(zhì)結(jié)核顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)較多,很容易在試樣水平面上形成幾處集中點(diǎn),阻礙土體發(fā)生應(yīng)變(大型壓縮試驗(yàn)中,鈣質(zhì)結(jié)核最大粒徑僅為壓縮容器直徑的1/5以下,且此類粒徑的鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3%以下);同時(shí),由于鈣質(zhì)結(jié)核顆粒大,質(zhì)量分?jǐn)?shù)大,互相之間影響比較強(qiáng)烈。因此,縮尺試驗(yàn)土樣鈣質(zhì)結(jié)核顆粒更快發(fā)揮骨架作用,從而阻礙了部分孔隙的壓縮。

表5 縮尺試驗(yàn)e-lg p模型參數(shù)取值

3.2 壓縮系數(shù)修正

圖5為e-lgp模型參數(shù)C的修正過(guò)程。從圖5(a)可以看出:e-lgp模型的C在鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.5%和35.0%處有一個(gè)突降,根據(jù)第3.1節(jié)中的分析,此時(shí)的鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為鈣質(zhì)結(jié)核明顯發(fā)揮骨架作用的節(jié)點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。以鈣質(zhì)結(jié)核明顯發(fā)揮骨架作用的節(jié)點(diǎn)為分界點(diǎn),對(duì)兩種試驗(yàn)下不同鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)的土體壓縮性進(jìn)行比較分析?；跉w一化方法,將圖5(a)中表示縮尺試驗(yàn)的曲線上每個(gè)點(diǎn)的橫坐標(biāo)保持不變,縱坐標(biāo)則用前一個(gè)點(diǎn)(鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少約10%)的縱坐標(biāo)替換(鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0的點(diǎn)的縱坐標(biāo)不進(jìn)行變換),修正結(jié)果如圖5(b)所示。取圖5(b)中縮尺試驗(yàn)C與相同鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)下大型壓縮試驗(yàn)C的比值作為修正系數(shù)μ,μ隨鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化如圖5(c)所示,其擬合曲線表達(dá)式如式(1)所示,平方相關(guān)系數(shù)(R2)為0.998。

圖5 e-lg p模型參數(shù)C修正過(guò)程Fig.5 Modified processes of parameter C in e-lg p model

(1)

式中:x為鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

由此,可以得出縮尺試樣e-lgp模型中參數(shù)C的修正方法,如式(2)所示,再通過(guò)式(3)對(duì)壓縮系數(shù)進(jìn)行修正。

(2)

(3)

式中:CL|x為當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x時(shí),縮尺試樣e-lgp模型的修正參數(shù);CS|x為當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x時(shí),縮尺試樣e-lgp模型的參數(shù);CS|x-10%為當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x-10%時(shí),縮尺試樣e-lgp模型的參數(shù);av|L為縮尺試樣修正壓縮系數(shù)。

對(duì)修正后的壓縮系數(shù)適用性進(jìn)行驗(yàn)證。配制鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、20%、30%和40%的鈣質(zhì)結(jié)核土，進(jìn)行大型壓縮試驗(yàn),并用式(3)計(jì)算修正壓縮系數(shù),結(jié)果見(jiàn)圖6。由圖6可知:當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低(10%～20%)時(shí),壓縮系數(shù)較大，且計(jì)算值與試驗(yàn)值較為接近;但隨著鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增大,壓縮系數(shù)逐漸減小,這主要是因?yàn)橥馏w骨架效應(yīng)得到增強(qiáng)。同時(shí),試驗(yàn)值和計(jì)算值的發(fā)展趨勢(shì)較為一致,可見(jiàn)該修正方法可以很好地對(duì)鈣質(zhì)結(jié)核土縮尺試驗(yàn)的壓縮系數(shù)進(jìn)行修正,得到較為合理的修正結(jié)果。

圖6 縮尺試驗(yàn)修正方法驗(yàn)證Fig.6 Verification of modification method for scale compression test

在鈣質(zhì)結(jié)核土的地基處理中,一般采用剔除鈣質(zhì)結(jié)核后的細(xì)粒土(鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0)的壓縮系數(shù)作為設(shè)計(jì)值,因此比較天然鈣質(zhì)結(jié)核土(鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.5%)修正前后的壓縮系數(shù)和細(xì)粒土的壓縮系數(shù)具有重要的實(shí)際工程意義(表6)。由表6可以看出:天然鈣質(zhì)結(jié)核土修正后的壓縮系數(shù)處于工程中使用剔除法得到的壓縮系數(shù)設(shè)計(jì)值和大型壓縮試驗(yàn)得到的壓縮系數(shù)試驗(yàn)值之間,既適用于反映土體壓縮特征,又能滿足工程設(shè)計(jì)的安全需求。

表6 天然鈣質(zhì)結(jié)核土與細(xì)粒土的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)比

4 結(jié)論

1)本文改進(jìn)了粗粒土縮尺試樣的制備方法,得到適用于鈣質(zhì)結(jié)核土縮尺試樣的制備方法。通過(guò)壓縮試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在相同的鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)下,大型壓縮試樣壓縮性普遍大于縮尺試樣壓縮性,并且隨著豎向應(yīng)力不斷增大,壓縮性的差異逐漸減小。在相同的豎向應(yīng)力條件下,隨著鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大,土體的壓縮性呈非線性變化。

2)分別用雙曲線、e-lgp和Harris模型對(duì)大型壓縮試驗(yàn)的鈣質(zhì)結(jié)核土e-p曲線進(jìn)行擬合,對(duì)比發(fā)現(xiàn)e-lgp模型的擬合結(jié)果更適用于本文中的鈣質(zhì)結(jié)核土。通過(guò)分析縮尺試驗(yàn)的參數(shù)C,發(fā)現(xiàn)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.5%時(shí),C會(huì)有一個(gè)突降。當(dāng)鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.0%時(shí),大型壓縮試驗(yàn)試樣鈣質(zhì)結(jié)核的骨架作用生效;而縮尺試驗(yàn)試樣在鈣質(zhì)結(jié)核質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.5%時(shí),其骨架便開(kāi)始發(fā)揮作用。

3)以大型壓縮和縮尺試驗(yàn)試樣發(fā)揮骨架效應(yīng)時(shí)的C為修正基準(zhǔn),對(duì)縮尺試驗(yàn)的e-lgp模型的C進(jìn)行修正,進(jìn)而得到縮尺試驗(yàn)的修正壓縮系數(shù)。修正后的壓縮系數(shù)經(jīng)驗(yàn)證滿足工程需求,且比工程設(shè)計(jì)中通常采用的剔除法得到的壓縮系數(shù)更適合反映土體壓縮特征。