| xingyang |
2013-11-05 22:02 |
土样压缩模量与原状土压缩模量
高老师，各位前辈，土样经过钻探、取样、运输、开样、切样、上架土试等一系列应力释放和附加扰动，使得土样各种物理力学性质和原位状态下的有很大不同。单说压缩模量。压缩模量在某一压力段下孔隙比的变化计算得到的。由土样e-lgp曲线（加荷、卸荷、再加荷，以及原状土的e-lgp曲线），可知土样的孔隙比，要小于同一压力下原位土的孔隙比，也就是土样的e-lgp曲线在原位土e-lgp下面，而且土样的压缩曲线其斜率要缓于原位土，也就是土样的压缩性要小于原位土的压缩性。原位土进过漫长的固结沉积本身具有结构性，颗粒之间具有胶结性，进而阻止土颗粒进一步压缩固结。土样经过应力释放（在土样上架试验时，通常其残余应力已经消失为0了）和附加扰动，破坏了颗粒间的胶结连接和土体本身的结构，土样侧向膨胀，这样土样的初始孔隙比要大于原位土的自重应力下的孔隙比，土样加荷，土颗粒开始压密，由于破坏了胶结性，土样压缩更为致密。如果有三组样，扰动A>B>C,压缩曲线上A低于B，B低于C。
问题1，土样的压缩模量要大于原位土的吗？以前的认识是沉降计算值要大于沉降观测值，所以土样的压缩模量要小于原位土的压缩模量。
问题2，我单位在江苏项目上用过江苏上海两地钻机SH-30型，其取样用对开式的厚壁取土器，我们内陆地区依然用岩心管+高压水冲，这样取样也就4级样，物理力学性质指标误差很大。规范上依然推行的是依据土工试验综合压缩曲线自重应力至自重应力加附加应力下的压缩模量，那这条压缩曲线和原状土的也应该相差很大。现今只有取样土试一种方法比较直接得到土样的物理力学指标，应该明知不准确，也很无奈的采用。可否发展别的方法测定原位土的压缩模量。上海地区有用分层沉降标和观测孔隙水压力，反算原位土压缩模量，得到上海8层土压缩模量达到200MPa以上，7层和9层土达到600MPa以上（当然我不知道相应的附加应力）。我想此种方法可行，但是原状土的压缩模量是否真的能有600Mpa这样大，这个数据哪敢提到勘察报告里。这样算压缩模量要比土样的压缩模量Es1-2大25倍以上，有关论文介绍大25倍已成行业共识，我很是疑惑，用Es1-2计算得到的沉降值很多统计资料显示大于沉降观测值在10倍以内，这个25倍带进公式计算是不是太危险了。高老师能否就此相应介绍。
问题3，原位测试估算压缩模量，现今有好多类似经验公式。其有两点通病，一是估算的是Es1-2，只能评价压缩性，不能参与沉降计算；二是，经验公式是通过对比土工试验而得到的，有上述可知，这样仍旧没有摆脱土样的扰动和应力释放带来的种种误差。可是工程中大家用的仍然不亦乐乎。高层建筑勘察规程里附录F提供了各种类型土和原位测试压缩模量的计算公式，这个附录表格应该是来源于上海规范。但是上海规范里明确说只适用于200-300KPa压力段，高层建筑岩土工程勘察规程附录F确没有这句话，只是另加了依据本表格适用于桩基工程。高老师能否介绍此表格公式适用哪个压力段。因为很多勘察报告里，有很多20层、30层、60层、80层房子都是用的同一个公式计算压缩模量，这个明显不合理。另外公式使用深度有的到50米，70米，这样即使自重应力也超过了300Kpa，怎么能适用200-300KPa的压力段呢。
问题4，比如某一土层，层顶埋深50米，层低埋深70米，即厚度20米，该土层压缩模肯定不是像我们现在所提的一个压缩模量，而是随深度增加而变大的。所以压缩模量应该与深度或者应力P有关，下面有两个公式，Es=(1+e)/a=(1+e)dp/de=(1+e)dp/(Cclgp)=(1+e)pln10/Cc，由上一步求导而得，其中Cc为压缩指数，压力较大时为一常数，可有e-lgp曲线得到。公式2，e-lgp曲线直线段e=B-Cclgp，B为直线段在e轴截距，Cc为压缩指数，两边对P求导，带入Es=(1+e)/a，得到Es=(lgp-(1+B)/lgp)Cc。这两个公式Es都与P也就是深度有关，且是线性关系。我的疑惑是，我比较倾向于随深度非线性增大，或者深度足够大时才成线性增大。不知道这两个公式有没有具体实用价值，能否用来估算压缩模量。或是只是所谓的数字游戏。
问题综合：很多设计单位会直接采用勘察报告里具体的压缩模量，比如你提Es1-2,设计就会采用Es1-2计算沉降。Es1-2只能评价压缩性，不能用来计算沉降。我的通常做法是，估算自重应力，然后查询综合压缩曲线，然后再根据建筑物层数性质，估算个压力区间，然后计算这个区间的压缩模量，然后下面在加上一句，请设计根据实际应力状态查询压缩曲线计算压缩模量。压缩模量大小与安全有关，与投资费用有关，桩长、桩径、桩距、桩数、承台尺寸都要受其影响。
高老师，勘察阶段，附加应力不知道，如果是您写勘察报告，压缩模量这一节您会如何操作，如何写？土工试验自重至自重加附加压缩模量值，静力触探压缩模量估算值，标准贯入试验压缩模量估算值，旁压试验压缩模量估算值，您是否也会这样综合分析，即使给您附加应力，静力触探、标贯、旁压，这三种方法该如何估算，比如20层和80层建筑不能用一个经验公式吧，20层和80层这三种方法您会如何估算呢？高老师，如果您写勘察报告，此节您能否列个1、2、3、4、5条，供我们参考分析，使得我们对提压缩模量有更清醒更深刻的认识和理解。
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专家呢？
