学文网摘要：本文在室内采用全自动三轴仪对武汉地区的粘性土为例，介绍了静止侧压力系数试验原理与方法，分析了影响静止侧压力系数的因素，提出了试验注意事项。
关键词：静止侧压力系数；粘性土
作者简介：尹改梅（1980-），女，工程师，从事岩土工程设计与土工试验工作。
Abstract: With the palaeoclay samples in Wuhan as a case, this paper introduces the principle and method of testing the Coefficient of Lateral Pressure ‘at Rest’ using an automatic tri-axial apparatus, and analyzes its influencing factors and puts forwards some caution items in this test.
Key words: Coefficient of Lateral Pressure ‘at Rest’; palaeoclay
中***分类号：TU413文献标识码：A 文章编号：
0、前言
静止侧压力系数K0是土体在无侧向变形条件下，侧向有效应力和轴向有效应力之比，即K0 =Δσ3’/Δσ1’。由于静止侧压力系数K0值能体现出地层在上部荷载的作用下，其水平方向的应力状态，对作用在挡土结构物上的压力分布、安全性以及工程措施的制定和工程造价等均有直接影响。因此，在地铁、轻轨以及高层建筑的基坑等工程勘察中，K0是一个很重要但较难测定的试验指标，目前K0的测试方法主要有三轴仪法和K0固结仪法两种，K0固结仪法，橡胶膜厚度对试验的影响难以消除，测试结果不太理想；经典的三轴仪法需在压力室中对样品的侧压变形进行监测，技术难度较大，不利于普通实验室推广使用；此外还有研究者提出了一些经验公式。本文以武汉地区老粘土、砂类土为例，介绍了一种采用全自动三轴仪测试静止侧压力系数的新方法，比较了其与经典三轴仪法的优点，并指出了试验的注意事项，可为同类试验提供参考。
1、测试原理与方法
样品在侧压力作用下产生固结排水，势必导致轴向和侧向的同时变形，通过调节轴向压力，使样品轴向的体积变形等于样品排水量，可近似地认为样品的截面积保持不变，从而模拟侧向不变形条件，即：ΔV=Δh×A0，通过测量不同侧向压力下的轴向压力和孔隙压力，绘制( ～ )关系曲线,根据曲线斜率求出静止侧压力系数。
我们采用北京华勘科技有限公司研制的全自动三轴仪，在围压恒定条件下调节轴向变形，模拟侧向不变形条件，测定各级侧压力下对应的轴向应力，求得静止侧压力系数。实践证明，作为对静止侧压力系数经典试验方法的改进，采用全自动三轴仪法，通过试验参数设置，实现试验进程的自动化，方法简便易行，结果较为可靠。
2、试验步骤
(1) 样品制备：待测样品切制成直径 3.91cm、高8.00cm的柱形试件。
(2)试件饱和：将土样放入饱和器里进行大于1h的抽气（砂类土和粉土可以直接注水饱和），并注水饱和一昼夜，使试样充分饱和。
(3)样品安装：用反压调压筒注水驱除试件底座和压帽内的气泡，将试件两端贴上润湿的滤纸圆片后垫上透水板，并在试件侧边加贴8-10根窄长的滤纸条，借助承膜筒及对开模具，将试件安装到压力室中，底座和压帽均用橡皮筋扎紧。压力室内注满清水，调节轴向活塞杆与试样帽轻微接触，施加5～10kPa围压，将膜土间多余水分排向反压调压筒内(此时应按下控制面板的反压筒“稳压”按钮，打开排水阀门)。
(4)试验：进入数据采集界面，登记样品信息，检查无误后，点击“开始试验”后，程序将按照试验参数设置的初始压力加载围压，根据排水量即时调节轴向变形，并按设置的采样步长记录试验数据(侧压、轴压、孔隙压力、变形数据等)。每级侧压力保持恒压稳定一定时间(围压控制的时间间隔)后，加载下级围压，直至试验结束，整个过程均由计算机自动控制完成。
试验过程中，反压筒的“稳压”按钮应保持打开状态，使样品固结排水。虽然该试验理论上并不要求样品固结稳定，而通过试样帽单向排水测孔隙压力，取得有效侧压( )和有效轴压( )，整个试验可在较短时间内完成，但经验表明，若采用单向排水且加荷历时过短，容易导致样品产生上细下粗的梨形变形，因此建议在试样侧向加贴滤纸条并采用两端排水，延长每级压力下的固结稳定时间，使孔隙水压力充分消散，具体的固结稳定时间可通过观测单向排水时孔压消散的情况大致确定，也可直接按经验确定，一般性的粉质粘土采用双向排水且围压增量不大(50kPa左右)时，固结两小时孔隙水压力基本消散为零，粘土的固结时间可适当延长(比如4h～8h)，粉土可缩短到1h左右。
3、试验结果分析
观察荷重～时间曲线可以发现，在同一压力下多个采样点采集的轴压值实际上处在一个振荡区域，尤其当大压力段的变化幅度较大，建议按取中间值取值(N)，仪器配套的软件系统按下式计算轴向压力( )：
（1）
式中，—某级压力下对应的轴压取值（单位：牛）
—试样截面积，样品直径为3.91cm时，对应的截面积为12.01cm2
—活塞杆截面积，通常的规格为2cm2
—孔隙压力，若固结时间足够长，可认为孔隙压力完全消散。
同时可以绘制绘制关系曲线：以 为横座标， 为纵座标，绘制关系曲线。该曲线斜率即为静止侧压力系数 ，计算式可写成：
（2）
侧膨胀系数又称泊松比，可通过与静止侧压力系数的关系求得：
（3）
***1 某粘性土样静止侧压力系数测试结果
4、结论
（1）该试验过程无需微机支撑，在无人值守条件下，昼夜连续自动控制试验全过程，试验效率高。此试验原理方法较简便易行，满足大批量的生产需求。
（2）该试验过程采用动态实时采集技术，可显示试样实时压力、变形数据和曲线***形，便于随时掌握试验进程。 该试验系统稳定可靠，具有很强的自动保护、恢复试验的功能，当停电恢复后，系统将自动启动，继续完成试验。
（3）本文为初学者提供参考，建议把该试验方法列于规范使用，使广大的试验者有据可依，把KO试验方法做到规范和统一。
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