摘要：先进技术的快速发展带动我国各行业发展迅速的同时我国快速进入现代化发展阶段。太沙基固结理论是在上世纪初期建立的一维固结模型和一维固结理论。土中附加应力沿着水平面是无限均匀分布的，因此土层的压缩和土中水的渗流都发生在一维方向上。在这些假设的条件下，太沙基建立了一维固结理论。在很多研究中，许多的新理论都是在减少这些假设条件的基础上研究出来的。
关键词：平板载荷试验；黏性渗流固结理论
引言
我国经济建设自改革开放发展至今所取得的成就和成果得到了世界领域的高度认可。针对经典的太沙基一维固结理论所采用的弹簧－水－活塞板模型中的不足，结合益阳地区土的特性，提出了修正后的弹簧－黏滞壶－水－活塞板模型。该模型利用土体单元在单位时间内的压缩量与土中孔隙体积的变化量相等的等量关系，推导出新的渗流固结方程。
1平板载荷简介
平板载荷试验是一项使用最早、应用最广泛的原位试验方法，平板载荷试验适用于地表浅层地基，特别适用于填土、含碎石类基底。由于试验简单、经济且方便，近年来一直得到广泛的使用，但该试验也存在一定的缺陷，因平板载荷试验测定的深度只不过是承载板宽度的两倍，只能测取浅层地基土的特性，而对于较深地基土特性的测取，该方法不能使用；在进行平板载荷试验时，承压板周围的地基土会产生塑性变形，会使预估的承载力降低，再者平板荷载试验是在地表进行的，没有埋置深度所存在的超载，也会使承载能力降低；平板载荷试验的加载速率明显大于实际情况，对于透水性较差的软粘土，其变形情况会与实际情况存在较大的差异，因此所得到的参数也存在较大的差异；承压板下地基土的应力状况即为复杂，所得到的变形模量也是近似的。该装置有以下几个优点：①结构较简单，利用试验检测点上部地层的自身重力作为载荷试验的反力；②采用多通道自动检测仪，自动控制加载荷载、自动收集并记录数据、自动控制油泵调节承压板压力。
2考虑黏性成分时太沙基一维渗流固结模型
弹簧－水－活塞板－圆筒所构成的整体来代表土体单元，弹簧代表土体的骨架，圆筒中的水来代表孔隙水，活塞板上的小圆孔则代表土的渗透性，活塞板与圆筒内壁之间是无摩擦的理想状态。经典的太沙基一维固结理论最大的问题在于其用一个弹簧来代表土体骨架，弹簧的本构关系是胡克定律。胡克定律的表达式为F=kx或ΔF=k•Δx，其中k是常数，是物体的劲度（倔强）系数。弹性定律是胡克最重要的发现之一，也是力学最重要基本定律之一。而土体的本构关系较为复杂，并非简单的胡克定律所能描述。因此，对太沙基经典渗流固结模型提出了修正，针对没有考虑黏性问题的不足，提出了一种新的渗流固结模型。修正后的渗流固结模型。新模型的解读如下：（1）外部荷载刚刚施加时，圆筒中的孔隙水来不及从活塞板的孔隙中排出，外部荷载全部由圆筒中的孔隙水所承担。（2）随着时间的增加，圆筒中的孔隙水开始逐渐从活塞板中的小孔中排出，这个时候弹簧和黏滞壶开始发挥作用，则此时外部荷载同时由弹簧、黏滞壶与圆筒中的孔隙水共同承担。（3）当时间足够长，圆筒中的孔隙水全部排出，没有水再来分担外部荷载，外部荷载全部由代表土体有效应力的弹簧和黏滞壶来承担。在新的渗流固结模型基础上，对经典的渗流固结方程进行修正，得到孔隙水压力与时间、黏滞系数、地基深度的关系。为施加的外部荷载，kPa；e为自然对数的底；E为弹性模量；η为黏滞系数；z为深度；H为土层厚度。通过修正后的渗流固结方程，可以实现如下几个方面的计算：①已知土层的最终沉降量，求某一固结时间内已完成的沉降；②已知土层某一固结时间的沉降量，可预测最终沉降量；③已知最终沉降量，求完成某一沉降量所需要的时间；④已知某一沉降量，可预测最终沉降量所需要的时间。
3试验检测
1）试坑准备。平板载荷试验中，试坑尺寸可根据承压板面积确定，通常在承压板宽度3倍以上控制试坑宽度。同时，保证路基土层结构形式、湿度等条件在载荷试验中处于原有天然状态。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆2）逐级加载。通过逐级加载法进行平板载荷试验，一般在8级内控制总级数，在设计要求2倍内控制加载最大量。通常可按照下述两种加载方式进行试验，即单循环慢速维持荷载加载法、荷载逐级递增加载法。利用逐级施加荷载的方法满足设计要求。在具体操作过程中，根据工程实际情况，工程以慢速维持荷载法进行现场试验，按照设计要求，地基土承载力必须控制在180kPa以上。
4检测原理及检测方法
1.检测原理：浅层平板荷载试验是在现场用一定面积的刚性承压板逐级加荷，测定天然地基或复合地基的变形随荷载的变化过程，以确定浅部地基、承压板下应力主要影响范围内土层的承载力。浅层平板荷载试验适用于地表浅层地基土，包括各种填土及含碎石的土。（2）检测方法：本次浅层平板承载力载荷试验方法依据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）执行。2.试验准备（1）根据需要选择有代表性的测点，测点应位于土质均匀、不含杂物的土层上。（2）吊装反压混凝土块，最大加载量不少于预估承载力容许值的2倍，提供反压荷载不少于最大加载量的1.2倍，试坑宽度应不小于承压板宽度或直径的3倍，同时保持试验土层的结构和天然湿度。（3）仔细平整土基表面，撒干燥洁净的细砂于土基凹处，砂子不可覆盖全部土基表面，砂层厚度不超过20mm，调平后放置承载板。（4）安装千斤顶加载装置、静载荷测试分析仪。3.5.2荷载分级加载分级不应少于8级，最大加载量不应小于预估承载力容许值的2倍。3.5.3沉降测读每级加载后，按每隔10，10，10，15，15分钟测读一次沉降量，以后为每隔半小时测读一次沉隆量，当在连续2小时内，每小时的沉隆量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。3.终止加载条件按照规程，当试验过程出现下列情况之一，终止加载并卸荷。（1）承压板周围的土明显地侧向挤出。（2）沉降s急骤增大，荷载－沉降（p－s）曲线出现陡降段。（3）在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定。（4）沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06。4.极限承载力的确定，当满足上述终止加载条件的（1）～（3）款时，取对应的前一级荷载为极限荷载。承载力容许值的确定：（1）当p－s曲线上有明显比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值。（2）当极限荷载小于对应比例界限的2倍时，取极限荷载值的一半。（3）当不能按上述两点确定时，如承压板面积为0.25～0.50m2，可取s/d=0.010～0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加荷量的一半。各试验实测值的极差不得超过其平均值的30%，取此平均值作为该土层的地基承载力容许值。
结语
由于黏土的固结速率非常缓慢，固结全部完成往往需要长达几年甚至几十年的时间；同时原位载荷试验造价比较高，不可能进行太长的时间，因此基于载荷试验对修正后固结理论的分析仅作说明问题用，若用于指导实际工程，还应该在此基础上进行更为缜密和科学的研究。
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论文作者:李浩东
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/20
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