超静孔压测量方法

1. 什么是超静孔水压力

沉积历史的影响，实际工程中土体的初始应力往往呈各向异性，此时传统圆孔扩张理论的假定条件不再成立，故其适用性也受到限制。借助于FLAC有限差分数值软件，建立了以压力为圆孔扩张边界的二维圆孔扩张模型，从圆孔的变形、孔周土屈服范围、圆孔扩张产生的超静孔水压力分布等方面进行分析，获得在初始应力各向异性的条件下压力控制圆孔扩张过程土体响应规律。计算分析结果表明，初始应力各向异性时，压力控制的圆孔扩张孔口径向位移、塑性区分布、超静孔隙水压力影响范围各个方向不相等；塑性区的分布具有明显的方向性，塑性区最大半径位于孔周土体初始大主应力方向上，并且其值比在相同的扩张压力作用下各向同性初始应力条件下的塑性区半径大，因此传统的初始等应力条件下位移控制的圆孔扩张理论用于分析各向异性初始应力的工程是偏于不安全的。

2. 实测孔隙水压力资料分析

4.6.2.1 温州浅滩原始地基土固结状态分析

在研究温州浅滩淤泥土层在荷载作用下超静孔隙水压力消散规律之前，先由孔隙水压力计测得的淤泥初始孔隙水压力的观测结果对原始地基的固结状态进行分析，为荷载作用下地基的固结沉降规律研究提供前提依据。淤泥层初始孔隙水压力分析结果如表4.6所示。

表4.6 研究区淤泥层初始孔隙水压力分析表

续表

图4.8 温州浅滩原始天然地基初始孔隙水压力分布图

由表4.6可知，原始天然地基土的最大超静孔隙水压力为21.5kPa，各深度处土层平均超静孔隙水压力约为7.2kPa，如果扣除埋设孔隙水压力测量仪器时原始地基上已经铺设的卵石垫层产生的附加应力，则原始天然地基的超静孔隙水压力并不明显。图4.8 为研究区天然淤泥层初始总孔隙水压力与静孔隙水压力随深度的变化曲线，可以看到，初始总孔隙水压力与静孔隙水压力曲线几乎重合，再次验证了原始天然地基的超静孔隙水压力并不明显的结论，由此可知，原始的天然淤泥地基基本属于正常固结的软黏土地基，即温州浅滩淤泥的超固结比（OCR）约为1，土层的先期固结压力（σ_p）和自重应力（σ_s）基本相等（σ_p≈σ_s）。

4.6.2.2 实测孔隙水压力消散规律分析

土体中孔隙水压力的变化与应力状态的改变有着密切的关系。温州浅滩淤泥软土地基上灵霓海堤是分级加载填筑的，淤泥中超静孔隙水压力的变化与外荷载的增加密切相关，研究区淤泥在不同深度处的典型超静孔隙水压力—荷载—时间曲线如图4.9所示。

图4.9 N3+850断面AK3孔超静孔隙水压力P—u—t曲线

由图4.9可以看出，超静孔隙水压力—荷载—时间—深度曲线具有如下特征：①加载期间，在每级加载的瞬间，超静孔隙水压力迅速增加，在每级加载的间歇期，超静孔隙水压力逐渐消散，在满载以后，孔隙水压力逐渐消散到趋近于0，但孔隙水压力的变化略滞后于荷载的变化；②淤泥不同深度处孔隙水压力大小不同，在初期加载阶段，淤泥层上部（高程-2.1m，-5.1m）超静孔隙水压力值大于淤泥中下部（高程-8.1m，-11.1m，-16.1m，-21.1m），而在恒载期，淤泥层上部的孔隙水压力消散情况较淤泥中下部好，总体上孔隙水压力消散明显；③N3+850断面软基的塑料排水板埋设深度为20m，在塑料排水板处理区，各深度超静孔隙水压力随时间的总体变化趋势一致，在塑料排水板处理区以下，超静孔隙水压力消散缓慢。这是由于塑料排水板的铺设改变并缩短了孔隙水的渗流路径，孔压更易消散。

灵霓海堤地基的塑料排水板处理区（分别选择处理区淤泥层的上、中、下部的代表性孔压数据分析）部分深度处的累积孔压（∑Δu）与累积荷载（∑Δp）关系曲线如图4.10所示，与其对应的分级加载孔压系数（Δu/Δp）与累积荷载（∑Δp）的关系曲线如图4.11所示。

由图4.10可见，温州浅滩淤泥层中累积超静孔隙水压力随着累积荷载的增加几乎呈线性增加的趋势，但是累积孔压—累积荷载曲线的斜率（∑Δu/∑Δp）呈现出三个阶段的变化。图4.11 也同样显示了分级加载孔压系数（Δu/Δp）随累积荷载的增长呈现出三个不同的发展阶段，各阶段的特点归纳于表4.7 中。

图4.10 研究区典型累积超静孔压（∑Δu）—累积荷载（∑Δp）关系曲线

图4.11 研究区典型分级加载孔压系数（Δu/Δp）—累积荷载（∑Δp）关系曲线

表4.7 累积孔压与分级加载孔压系数的发展阶段

3. 超静孔隙水压力的介绍

《岩土工程基本术语标准》对超静孔隙水压力定义为：饱和土体内一点的孔隙水压力中超过静水压力的那部分水压力。《建筑岩土工程勘察基本术语标准》对超静水压力的释义是：土体中超出静水压力的孔隙水压力，它由作用于土体荷载的变化而产生，随着排水固结而消散。

4. 什么是超静孔隙水压力

当土体受到外力挤压，土中原有水压力也会上升，上升的这部分压力就是超孔隙水压力了。一般来说，超孔隙水压力都有消散的趋势，随着时间的推移会消散掉。 但上层土层是不透水时，可能长期存在。 超静孔隙水压力(excess pore water pressure)是由土的变形趋势引起的孔隙水压力，也就是说，土体本应发生应变，但由于一时排水受阻，土中产生孔隙水压力，使作用于土骨架上的有效应力发生变化，从而限制其变形。超静孔隙水压力往往伴随着渗流和固结。 主要区别就是在是否能够排水，如果不能，也就是说土中产生孔隙水压力限制了变形，也就有了“静”字的不同。 祝复试顺利~

5. 什么是超静孔压

超静孔隙水压力