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另一论坛贴子讨论无果,请本论坛前辈赐教 - 三轴固结不排水(CU)试验

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wei3248684 发表于 2010-1-3 16:28:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
有两个问题向大家请教:

1、《高层建筑岩土工程勘察规程》45页表8.7.4基坑工程计算参数的试验方法、用途和计算方法表中指出:三轴固结不排水(CU)试验,用于饱和粘性土水土合算计算土压力。其理由是什么?是因为基坑开挖后饱和粘性土中的水会排出从而产生固结(基坑内无地下水时);或者是由于基坑降水使得地下水以下的饱和粘性土产生固结(基坑内有地下水时)。

如果不是饱和粘性土的话又因采用何种抗剪指标呢?在实际工作中由于取样和运输原因,会造成实际饱和度为100%的饱和土,土工试验出来饱和度小于100%,理论上似乎不是饱和土了,对于这种情况饱和度大于多少才定义为饱和土。


    2
、新岩土勘察规范要求取样孔要点总孔数的1/3,如一场地有9个孔,其中2个取样孔,如果再引用相邻场地1个钻孔的土工资料合起来就是3个取样孔达到1/3要求,这种做法行吗?(有时场地做过初勘、或者同一场地分二期进行勘察,场地地层变化不大时,如果每次都取1/3孔的样感觉有些浪费)。



还有如果场地以碎石土为主,那么勘探方法应以原位测试为主,取样每层6组扰动样应该可以了,如果也取1/3孔的样,孔数多时似乎有些浪费。


一位专家的答复:

1. 用固结快剪的理由并不在于在开挖、降水过程中是否产生固结。
2.
这涉及抗剪强度指标工程应用的基本概念,假定土层是正常压密状态的,在土体自重压力下已固结完成,在施工产生的剪应力的作用下,来不及排水固结,故用固结不排水剪指标。
3.
按照规范的规定,9个孔,就应3个孔取试样,以保证取样的代表性,不仅取样的数量,而且包括平面的分布也应有代表性,取样孔或取样点太少,就达不到这个要求。


好象地基承载力计算和基坑稳定性计算是采用不固结不排水剪,这又是为什么?假设土层也是正常固结土。抗剪强度指标工程应用不是很清楚,总觉得排水剪、固结快剪、慢剪三种指标是模拟原始地层受外力(有工程活动)后的排水情况,三种指标应用于实际工程的核心条件是什么

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牧马人 发表于 2010-1-5 00:54:37 | 显示全部楼层
对于楼上的问题,我以为是这样:
1、自然界是非常复杂的。我国幅员辽阔,岩土条件十分复杂,作为技术标准不可能包罗万象,只能按一般规律考虑。同时基坑工程时间短,从基坑开挖开始,外力作用即开始施加。土的固结条件不同,其抗剪强度差别很大,而外力作用是个变量因素,佷难预测,采用不固结不排水剪就比采用固结不排水剪更为保险、安全。这是我个人的理解,不一定正确。
2、2009版中4.1.20条的修订我认为是不成功的,而且条文本身也是含混不清的。我们到底应该执行钻孔总数的1/2、1/3呢,还是执行6件(组)样品和3个测试钻孔呢?这钻孔总数的1/2、1/3是指场地的试验样品加测试的总数量呢,还是每个主要岩土单元或每种测试的数量呢?在贵州现行的仍然是执行6件(组)样品和3个测试钻孔的老规定,这样比较好,否则会造成很大的浪费。

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ljmtidilgw 发表于 2010-1-3 19:08:33 | 显示全部楼层
首先,建议楼主以后发帖子求助,把两个问题发两个帖子,便于大家讨论而不分散注意力.

(1)三轴固结不排水(CU)试验模拟工况问题
这个在以下帖子里有很多讨论,论坛其他相关帖子里也有清楚说明。我把17#楼的图贴上来 - 中心思想=“试验类型是根据工程工况需要进行的,是模拟将来的工况”。
1.JPG

关于一般粘性土的土体参数的疑惑

(2)1/3勘察孔试验问题
如果审查专家、规范编制者都是玩数字游戏的,那也太悲哀了!
首先,一个场地是否需要勘察,勘察工作量多少,除了按照规范要求的与勘察阶段相适应的深度来进行,您自己了解场地条件的深度、对该地区的地基条件了解多、您的实践经验都很重要!如果您的单位一直在北京朝阳区搞勘察50多年,那里的数据库庞大、场地条件也单一,完全可以减少一点勘察工作量;如果您没有自信或场地条件复杂,完全可以多打几个孔,达到您觉得满意、自信为止;如果您单位是第一次在北京搞勘察,也应该多安排几个孔!
至于取样孔和勘察孔的数量也是一样的道理,看您对地基土的力学性质把握、了解程度如何,哪个手段更好?
需要重申一点,英国BS规范根本就不提规划阶段、详勘阶段“各打几个孔,孔距多少,打什么孔”等问题!美国、欧洲、美国、澳大利亚规范都没有那么限制 - 基本思想是“有经验的岩土工程师根据场地复杂程度和工程规模等灵活确定勘察手段、数量和方法”。

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ljmtidilgw 发表于 2010-1-3 19:37:48 | 显示全部楼层
再进一步回答问题(1):
疑问:“三轴固结不排水(CU)试验,用于饱和粘性土水土合算计算土压力。其理由是什么?是因为基坑开挖后饱和粘性土中的水会排出从而产生固结(基坑内无地下水时);或者是由于基坑降水使得地下水以下的饱和粘性土产生固结(基坑内有地下水时)。 ”
答:建筑基坑一般是临时工程,是高层建筑基础开挖的准备,施工期某个时段存在的工程。显然,没有必要模拟其20年、50年以后的稳定情况和沉降。由于软粘性土在施加外力后要产生固结沉降,三轴固结难道不是正点? 而基坑开挖排水与否,这个很多人理解有偏差 - 就是认为“开挖那么大的口子,自由排水,应该是排水工况”,孰不知粘性土的渗透性那么小、人们都称相对隔水层!再者,离坑壁米以外,2米以外土,还能排水吗?可以说不能有效地排水。
因此,CU模拟的工况基本是合理的。非粘性土任何工况都是排水的,因为砂土透水性很强。您总不会见到有人提砂的Cu参数吧!
问: “如果不是饱和粘性土的话又因采用何种抗剪指标呢?在实际工作中由于取样和运输原因,会造成实际饱和度为100%的饱和土,土工试验出来饱和度小于100%,理论上似乎不是饱和土了,对于这种情况饱和度大于多少才定义为饱和土。”
答:如果场地地下水位在基坑底以下很多米,连毛细水都到不了,施工期也不太可能有大的降雨入渗,在施工期出现地下水位暴涨,我看没有必要研究或试验土的饱和参数。那么,您的场地是这个情况吗?
试验饱和度问题,一般可能安排一些原状土试验,土的饱和度可能是100%,也可能因取样、搁置等失水,小于100%(很难说是土不饱和,还是样品失水!),但安排三轴试验,一般把样品浸泡到水里一定时间,达到饱和后再试验。想多数场地,地下水不清或水文地质条件很复杂的情况,饱和后的试验比较稳妥!主要看您对试验室下任务单有没有这个要求。
最后,饱和土和饱和度关系问题,见这个帖子:
工程实际中饱和度大于多少才能称为饱和粘性土

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 楼主| wei3248684 发表于 2010-1-3 20:13:45 | 显示全部楼层
由于软粘性土在施加外力后要产生固结沉降,三轴固结难道不是正点?
开挖基坑后,坑壁四周土层会受到外力作用?外力具体指什么,是堆土荷载(一般应将土运走)还是施工材料堆载(应该距基坑远才对)。另一帖专家所说的是因为正常土的自重固结又是什么回事?

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ljmtidilgw 发表于 2010-1-3 20:23:19 | 显示全部楼层
基坑顶地面堆载、车辆动荷载、行人等。计算时都要考虑,如果到基坑边缘5米以内没有任何附加荷载,那么5~10米有没有?另外,土体固结,自重应力也是很重要的,它和上述附加应力共同作用于软土,在有排水条件下产生固结沉降。

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牧马人 发表于 2010-1-3 22:52:25 | 显示全部楼层
楼上超版已谈了很多,我补充一些个人认识。
1、土的抗剪强度受很多因素的影响,例如应力史、试验时的初始状态、荷重性质、排水条件、试验速率、实验仪器与操作方法等等。所以试验得出的抗剪强度指标实际上是代表在一定条件下土体所具有的抗剪强度。土体作为地基,都将在设计要求的条件下工作,因此抗剪强度试验要根据土体使用时的工作条件(工况)来选择,即二楼表中所列。
2、土的自重固结是指土体在自重应力作用下的固结状况。
3、"坑壁四周土层会受到外力作用?外力具体指什么".我理解这里所指的外力包括卸荷应力、自重应力、堆载、动载、气候作用等等。
4、关于样品及原位试验数量:2009版的修订,实际上与修订前的规定没有区别,在条文说明中4.1.20条的修订说明对此已经作了解释,那就是针对目前勘查市场存在的一些不良现象而言——如样品或实验数量不足,甚至不做。其规定仍是强调:每个岩土单元的试验样品不少于6件;原位试验不少于3个孔。但是修订本的表述有些失当,例如不少于勘探孔总数的1/2、1/3的提法只适用于北方的均质土,对于南方的岩土地基则有所失当。因为北方均质土地基钻孔数量少,而南方地区例如岩土混合地基,其勘探孔数量一般都有几十个,多则数百个,按此要求去采样或试验,那是很难想象的。长久以来我发现参加规范编制的多是北方的专家,对南方的地基条件不太了解,不时出现规范条文不适用于南方地基条件的现象。
4、关于取用相邻场地试验资料的问题:我认为完全可以,而且我们在工程实践中也是这样做的,但必需注意以下几点:
1)、相邻场地的岩土工程条件要与勘察场地基本一致;
2)、在引用时要注明资料来源,并附上所引用的实验成果;
3)、对于将作为地基持力层使用的岩土体,一般最好不要引用其他场地资料。
在我们这里只要做到以上几点,一般都可以审查通过,而对于其他地区则不好说。

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 楼主| wei3248684 发表于 2010-1-4 13:41:58 | 显示全部楼层
好象地基承载力计算和基坑稳定性计算是采用不固结不排水剪,如果地基土是正常固结土,其在自重应力下已固结,为什么不同样采用固结不排水剪CU而用不固结不排水剪UU?
专家说得对我们南方孔数一般比较多,按1/3算的话数量很多,现在为了应付这条强制条文,以前一个孔可以取多个样,现在只能把样分摊,1个孔/1个样,凑足1/3的要求。

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ctrl 发表于 2010-1-5 11:51:09 | 显示全部楼层
我也谈谈我的认识和看法:
1. 在中国大陆地区,基坑工程所采用的抗剪强度参数基本上都采用CU试验,但国际上则多采用UU试验所得的cu值进行设计。我个人的看法认为采用UU试验所得的cu值设计比较符合基坑开挖的应力路径特点。一般来说,采用cu值进行设计会比较保守,对高饱和粘性土地基建议采用cu值设计,杭州地铁事故一定程度上已经说明这个问题。
2. 采用cu值设计对高灵敏度土会遇到一个麻烦事,就是取样后进行室内试验所求得的值可能是原状土的20%~80%,那么采用室内所求得的cu值进行设计会过于保守,这时现场试验求得cu值就显得十分重要了。
3. cu值受有效上覆应力的影响很大,在实际设计中即使对于单一土层划分,也应取不同深度所得的cu值进行设计。如果我们将土层厚度分得足够小,那么采用cu值的设计方法基本与CU试验所求得的强度指标来设计的结果会相当接近(微积分的概念,足够微小的阶梯型可近似为一斜线)。
4. 大多数的情况,采用排水强度指标会大于不排水强度指标,但细心的人可能会对此会有些疑问,即:UU试验的特例是无侧限强度试验,其所得的强度是qu=2cu,对于正常固结粘土的排水强度c=0,那么在小围压条件下排水强度会小于不排水强度,这可能是一些堤坝和边坡表面发生流滑破坏的可能原因。
5. 设计时要采用非饱和强度还是饱和强度?这要看该工程在营运
使用后,地基土体是否有可能发生(近似)饱和的条件,如果有则采用饱和强度,如果没有则考虑该地基土体出现强度最不利的含水量情况(通常是高含水量条件)。
6. 现在的土木工程事故案例基本都出现在岩土工程范畴,这主要是土体的不均匀性、结构性、应力路径相关性等因素有关,这使得(岩)土力学仍停留在非严谨的力学里(“很土”的力学),且在有限的未来也不会改变,因此岩土工程的从业者需培养较高的专业水平和强化对自身的要求,才能减少岩土工程事故的发生,共勉之。

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ljmtidilgw 发表于 2010-1-5 22:25:33 | 显示全部楼层
ctrl 分析的很精辟! 奖励下
"4、大多数的情况,采用排水强度指标会大于不排水强度指标,但细心的人可能会对此会有些疑问,即:UU试验的特例是无侧限强度试验,其所得的强度是qu=2cu,对于正常固结粘土的排水强度c=0,那么在小围压条件下排水强度会小于不排水强度,这可能是一些堤坝和边坡表面发生流滑破坏的可能原因。"
因此, 稳定分析计算必须要包括两个工况的演算:固结排水状态(长期)和不固结不排水(短期)状态的演算,相对应的土的试验指标分别为不排水和排水指标。不要凭借主观判断,就认为排水状态比不排水状态安全系数更小,因此,计算只一个工况或反之!常常出现错误判断。

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 楼主| wei3248684 发表于 2010-1-9 21:29:15 | 显示全部楼层
我个人的看法认为采用UU试验所得的cu值设计比较符合基坑开挖的应力路径特点。

ctrl能详细说下吗,对于应力路径这东东不是很了解

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jiexinzhan 发表于 2010-1-9 22:17:57 | 显示全部楼层
在中国大陆地区,基坑工程所采用的抗剪强度参数基本上都采用CU试验,但国际上则多采用UU试验所得的cu值进行设计。
问什么不通过原位试验?
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ljmtidilgw 发表于 2010-1-9 22:35:07 | 显示全部楼层
在中国大陆地区,基坑工程所采用的抗剪强度参数基本上都采用CU试验,但国际上则多采用UU试验所得的cu值进行 ...
jiexinzhan 发表于 2010-1-9 22:17


首先,室内土的强度试验和野外原位测试有时都需要,有时需要根据工程需要来确定侧重,不能相互替代,也就是不能简单地说“这个好、哪个坏”,它们可以相互印证,增加对土场地的特性的全面了解。

三轴剪力试验更直接了当,没有中间转换环节,可以模拟工况,如固结、排水等。缺点是:取样不连续、取样代表性差、原状样很扰动;相比之下,原位测试则可以连续提取土层性状参数,很高效,没有扰动问题,但缺点是:反映目前土的情况,不能反映实际工况,如施工时条件、应力改变等。另外,只能建立与土强度的相关关系,间接得到土强度指标,有时有地区性和区域性。
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victor_xie 发表于 2010-3-27 13:07:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 victor_xie 于 2010-3-27 13:08 编辑

在基坑、地基承载力和边坡稳定计算的时候,是否可以用这样的方式来选取指标?如果土在自重作用下是正常固结的,那么土体在土自身作用下破坏时由于来不及排水,则计算时应该采用固结不排水指标;如果土体在外部荷载(如堆土、车辆荷载....)作用下发生破坏,由于土体在外部荷载下破坏时尚未排水固结,计算时就应该采用不固结不排水指标。我觉得这样想的话可以很清晰的确定计算时应该才取哪种指标。

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Pgain 发表于 2010-7-3 21:48:51 | 显示全部楼层
本帖值得收藏哈!谢谢楼主的提问和专家的解答!!
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Kristin 发表于 2017-3-12 14:14:13 | 显示全部楼层
哈哈,看的人少,回一下 支持东南西北人
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zlz1999 发表于 2017-3-12 17:57:53 | 显示全部楼层
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zlz1999 发表于 2017-3-12 17:58:22 | 显示全部楼层
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zlz1999 发表于 2017-3-12 17:58:51 | 显示全部楼层
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flyingegg 发表于 2019-8-24 18:55:12 | 显示全部楼层
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