超靜孔壓測量方法

1. 什麼是超靜孔水壓力

沉積歷史的影響，實際工程中土體的初始應力往往呈各向異性，此時傳統圓孔擴張理論的假定條件不再成立，故其適用性也受到限制。藉助於FLAC有限差分數值軟體，建立了以壓力為圓孔擴張邊界的二維圓孔擴張模型，從圓孔的變形、孔周土屈服范圍、圓孔擴張產生的超靜孔水壓力分布等方面進行分析，獲得在初始應力各向異性的條件下壓力控制圓孔擴張過程土體響應規律。計算分析結果表明，初始應力各向異性時，壓力控制的圓孔擴張孔口徑向位移、塑性區分布、超靜孔隙水壓力影響范圍各個方向不相等；塑性區的分布具有明顯的方向性，塑性區最大半徑位於孔周土體初始大主應力方向上，並且其值比在相同的擴張壓力作用下各向同性初始應力條件下的塑性區半徑大，因此傳統的初始等應力條件下位移控制的圓孔擴張理論用於分析各向異性初始應力的工程是偏於不安全的。

2. 實測孔隙水壓力資料分析

4.6.2.1 溫州淺灘原始地基土固結狀態分析

在研究溫州淺灘淤泥土層在荷載作用下超靜孔隙水壓力消散規律之前，先由孔隙水壓力計測得的淤泥初始孔隙水壓力的觀測結果對原始地基的固結狀態進行分析，為荷載作用下地基的固結沉降規律研究提供前提依據。淤泥層初始孔隙水壓力分析結果如表4.6所示。

表4.6 研究區淤泥層初始孔隙水壓力分析表

續表

圖4.8 溫州淺灘原始天然地基初始孔隙水壓力分布圖

由表4.6可知，原始天然地基土的最大超靜孔隙水壓力為21.5kPa，各深度處土層平均超靜孔隙水壓力約為7.2kPa，如果扣除埋設孔隙水壓力測量儀器時原始地基上已經鋪設的卵石墊層產生的附加應力，則原始天然地基的超靜孔隙水壓力並不明顯。圖4.8 為研究區天然淤泥層初始總孔隙水壓力與靜孔隙水壓力隨深度的變化曲線，可以看到，初始總孔隙水壓力與靜孔隙水壓力曲線幾乎重合，再次驗證了原始天然地基的超靜孔隙水壓力並不明顯的結論，由此可知，原始的天然淤泥地基基本屬於正常固結的軟黏土地基，即溫州淺灘淤泥的超固結比（OCR）約為1，土層的先期固結壓力（σ_p）和自重應力（σ_s）基本相等（σ_p≈σ_s）。

4.6.2.2 實測孔隙水壓力消散規律分析

土體中孔隙水壓力的變化與應力狀態的改變有著密切的關系。溫州淺灘淤泥軟土地基上靈霓海堤是分級載入填築的，淤泥中超靜孔隙水壓力的變化與外荷載的增加密切相關，研究區淤泥在不同深度處的典型超靜孔隙水壓力—荷載—時間曲線如圖4.9所示。

圖4.9 N3+850斷面AK3孔超靜孔隙水壓力P—u—t曲線

由圖4.9可以看出，超靜孔隙水壓力—荷載—時間—深度曲線具有如下特徵：①載入期間，在每級載入的瞬間，超靜孔隙水壓力迅速增加，在每級載入的間歇期，超靜孔隙水壓力逐漸消散，在滿載以後，孔隙水壓力逐漸消散到趨近於0，但孔隙水壓力的變化略滯後於荷載的變化；②淤泥不同深度處孔隙水壓力大小不同，在初期載入階段，淤泥層上部（高程-2.1m，-5.1m）超靜孔隙水壓力值大於淤泥中下部（高程-8.1m，-11.1m，-16.1m，-21.1m），而在恆載期，淤泥層上部的孔隙水壓力消散情況較淤泥中下部好，總體上孔隙水壓力消散明顯；③N3+850斷面軟基的塑料排水板埋設深度為20m，在塑料排水板處理區，各深度超靜孔隙水壓力隨時間的總體變化趨勢一致，在塑料排水板處理區以下，超靜孔隙水壓力消散緩慢。這是由於塑料排水板的鋪設改變並縮短了孔隙水的滲流路徑，孔壓更易消散。

靈霓海堤地基的塑料排水板處理區（分別選擇處理區淤泥層的上、中、下部的代表性孔壓數據分析）部分深度處的累積孔壓（∑Δu）與累積荷載（∑Δp）關系曲線如圖4.10所示，與其對應的分級載入孔壓系數（Δu/Δp）與累積荷載（∑Δp）的關系曲線如圖4.11所示。

由圖4.10可見，溫州淺灘淤泥層中累積超靜孔隙水壓力隨著累積荷載的增加幾乎呈線性增加的趨勢，但是累積孔壓—累積荷載曲線的斜率（∑Δu/∑Δp）呈現出三個階段的變化。圖4.11 也同樣顯示了分級載入孔壓系數（Δu/Δp）隨累積荷載的增長呈現出三個不同的發展階段，各階段的特點歸納於表4.7 中。

圖4.10 研究區典型累積超靜孔壓（∑Δu）—累積荷載（∑Δp）關系曲線

圖4.11 研究區典型分級載入孔壓系數（Δu/Δp）—累積荷載（∑Δp）關系曲線

表4.7 累積孔壓與分級載入孔壓系數的發展階段

3. 超靜孔隙水壓力的介紹

《岩土工程基本術語標准》對超靜孔隙水壓力定義為：飽和土體內一點的孔隙水壓力中超過靜水壓力的那部分水壓力。《建築岩土工程勘察基本術語標准》對超靜水壓力的釋義是：土體中超出靜水壓力的孔隙水壓力，它由作用於土體荷載的變化而產生，隨著排水固結而消散。

4. 什麼是超靜孔隙水壓力

當土體受到外力擠壓，土中原有水壓力也會上升，上升的這部分壓力就是超孔隙水壓力了。一般來說，超孔隙水壓力都有消散的趨勢，隨著時間的推移會消散掉。 但上層土層是不透水時，可能長期存在。 超靜孔隙水壓力(excess pore water pressure)是由土的變形趨勢引起的孔隙水壓力，也就是說，土體本應發生應變，但由於一時排水受阻，土中產生孔隙水壓力，使作用於土骨架上的有效應力發生變化，從而限制其變形。超靜孔隙水壓力往往伴隨著滲流和固結。 主要區別就是在是否能夠排水，如果不能，也就是說土中產生孔隙水壓力限制了變形，也就有了「靜」字的不同。 祝復試順利~

5. 什麼是超靜孔壓

超靜孔隙水壓力