K0固結排水試驗

固結排水試驗，又稱排水剪試驗。在三軸壓縮儀壓力室中的試 樣，先在周圍壓力作用下排水固結，然後在允許排水 條件下緩慢增加軸向壓力直至破壞的試驗。K0固結排水試驗是指土體在K0狀態下進行固結排水試驗。天然土層通常是在無側向變形的條件下固結而成的，土體中的豎向應力一般不等於水平向應力，即靜止側壓力係數K0不等於1。

基本介紹

• 中文名：K0固結排水試驗
• 外文名：K0 consolidated drained test
• 學科：土力學
• 定義：土體在KO狀態下進行固結排水試驗
• 有關術語：固結排水試驗
• 作用：土的排水剪下強度

簡介

天然土層中的初始應力狀態一般處於各向不等的應力狀態，即靜止土壓力係數K0不等於1，初始應力的各向異性，促使土體在破壞時所需的剪應力增量也不同。而其強度和變形也就有差異。 而一般的常規三軸試驗是在各向等壓條件下固結後再進行剪下的，此顯然與天然土層 K0 固結的實際初始應力狀態不相符合。K0固結排水試驗是指在固結排水試驗中，土樣在剪下之前的固結階段使其處於K0固結狀態，以得到土樣正確的強度和變形參數。主要分2個階段：第1階段為試樣在無側向變形的條件下進行 K0 固結；第 2階段則對試樣進行剪下，直至破壞。通過K0 固結試驗可以直接獲得土樣在上覆壓力作用下充分固結後的靜止側壓力係數K0值。在剪下過程中， 對於相同固結圍壓，三向等壓固結土樣產生的超孔隙水壓力明顯大於K0固結土樣產生的超孔隙水壓力， 則K0固結土樣中的實際有效應力較大。土樣破壞標準的確定關係到強度參數c和φ的取值。考慮到土樣呈現加工硬化特性，強度曲線無峰值點，故強度標準的確定需同時考慮超孔隙水壓力和有效應力比的變化規律。

有關術語

固結排水實驗

固結排水實驗是指試樣在施加周圍壓力時允許排水固結，待固結穩定後，再在排水條件下施加豎向壓力至試件剪下破壞。在剪下 過程中試樣內孔隙水壓力始終為零。可測定土的排水剪下強度參數，等於有效應力強度參數。可根據測定的應力、應變及試樣體積變化關係，計算切線模量和切線泊桑比等。對應於直接剪下試驗的快剪、固結快剪、慢剪試驗，三軸壓縮試驗按剪下前受到的周圍壓力的固結狀態和剪下時的排水條件，分為3種類型：不固結不排水試驗、固結不排水試驗和固結排水試驗。

孔隙水壓力

孔隙水壓力是指土壤或岩石中地下水的壓力，該壓力作用於微粒或孔隙之間。其分為靜孔隙水壓力和超靜孔隙水壓力。對於無水流條件下的高滲透性土，孔隙水壓力約等於沒有水流作用下的靜水壓力。對於有水流條件下的高滲透性土，其孔隙水壓力計算比較複雜。

超空隙水壓力

超空隙水壓力：土力學指出，在加荷過程中，飽水體系所承受的附加壓力P是由於水和顆粒骨架兩相分別承擔。其中由水承受的壓力稱為中性壓力Pwe，由於顆粒骨架承受的那部分稱為有效壓力PS，這種由於附加應力引起的中性壓力，不同於土體中靜水壓力造成的孔隙水壓力Pw0，稱為剩餘孔隙水壓力或超孔隙水壓力。

初始應力

初始應力，即原岩應力、天然應力，在地質學中通常被稱為“地應力”，是岩體處於天然產狀條件下所具有的內應力。包括自重應力，構造應力，岩石遇水後引起的膨脹應力，溫度變化引起的溫度應力，結晶作用、變質作用、沉積作用、固結作用、脫水作用所引起的應力，岩石不連續引起的自重應力波動等。其中主要是自重應力和構造應力。初始應力主要影響地下硐室圍岩的應力重分布、圍岩的變形和穩定性、山岩壓力的大小、岩坡和岩基的穩定性，是工程設計中必不可少的原始資料，一般應通過現場測量的方法（如應力解除法）來測定。工程中近似計算時，往往用自重應力代替。在空間的分布狀態稱“原岩應力場”或“初始應力場”。

蠕變

土體蠕變特性的試驗研究多數基於常規的等向固結三軸試驗進行， 而沒有考慮土體K0固結情況對其蠕變特性的影響。隨著對天然狀態 K0固結土的研究不斷深入，人們逐漸認識到各向異性對土體的蠕變性。蠕變是指在應力不增加的情況下，隨著時間的增長變形繼續緩慢增加的現象。自然界許多地質現象說明，即使溫度和圍壓不高，應力差也不大，但由於應力作用時間十分長，也出現隨時間增長而不斷變形的現象。岩石在地質條件下的蠕變可以產生相當大的變形而所需要的應力卻不一定很大。蠕變隨時間的延續大致分3個階段：①初始蠕變或過渡蠕變，應變隨時間延續而增加，但增加的速度逐漸減慢；②穩態蠕變或定常蠕變，應變隨時間延續而勻速增加，這個階段較長；③加速蠕變，應變隨時間延續而加速增加，直達破裂點。應力越大，蠕變的總時間越短；應力越小，蠕變的總時間越長。但是每種材料都有一個最小應力值，應力低於該值時不論經歷多長時間也不破裂，或者說蠕變時間無限長，這個應力值稱為該材料的長期強度。岩石的長期強度約為其極限強度的2/3。