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土体正常固结

/normal consolidation of soil mass/
条目作者张嘎

张嘎

最后更新 2024-12-03
浏览 301
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土力学中土体的一种特殊的固结状态,在该状态下土层当前承受的上覆自重压力等于土层的先期固结压力。

英文名称
normal consolidation of soil mass
所属学科
力学

与其相关的基本概念有:①固结土体在外荷载作用下完成压缩变形要经历的一段时间过程。对于饱和土,根据有效应力原理,初始时土中应力全部由孔隙水承担;随着孔隙水的排出,孔隙水压力逐步转变为由土骨架承受的有效应力。在外荷载不变的条件下,土骨架承受的有效应力增加,土体不断被压缩直至达到稳定,这一过程称为土体的固结。②先期固结压力。土层在受力历史上曾经受过的最大压力(指有效应力)称为先期固结压力,通常用表示。先期固结压力取决于土层的受力历史,一般很难直接获得。A.卡萨格兰德提出了经验的确定方法,即通过室内试验得到孔隙比()-压力的对数()曲线来推求先期固结压力。③三种固结状态。根据土层的自重应力与先期固结压力的大小关系,可分为正常固结土、超固结土和欠固结土。土的固结状态一般用超固结比()定量表示:当超固结比大于1时,表示土体先期固结压力大于当前的自重应力(例如冰川融化、覆盖土层剥蚀或地下水位上升等情况),此时的土体为超固结土;当超固结比等于1时,土体为正常固结土;当超固结比小于1时,土体为欠固结土。

在同样的约束压力下,超固结土的密度比正常固结土更大,因而更难压缩。在剪切加载过程中,超固结土的剪缩性减弱、剪胀性相对增强。超固结土常存在峰值强度,之后发生应变软化现象。

根据剑桥模型理论,饱和正常固结黏土的有效应力、密度和抗剪强度存在唯一性关系,即:存在单一的有效应力强度包线;破坏时含水量(孔隙比)和强度间存在唯一性关系;土体有效应力和含水量(孔隙比)间存在唯一性关系。按该模型,当应力路径在土的物态边界面之内时,只产生很小的弹性变形,当应力状态触及物态边界面并在物态边界面上移动时,将发生较大的塑性变形。因而利用剑桥模型计算土体沉降时,正常固结土处于屈服状态,超固结土可视为弹性材料。

  • 陈仲颐,周景星,王洪瑾.土力学.北京:清华大学出版社,1994.
  • 李广信.高等土力学.北京:清华大学出版社,2015.

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