基于全自动三轴仪的土体静止侧压力系数测定方法

第5期(总第265期）直科5杉缺2021 年 5 月U R B A N R O A D S B R I D G E S &F L O O D C O N T R O L科技研究D01：10.16799/ki.csdqyfh.2021.05.075上海地区土体静止侧压力系数的试验研究胡立明[上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市200092]摘要：静止侧压力系数X。

是进行地下结构设计时必不可少的参数，准确确定尺。

系数具有重要的工程意义。

依托 上海深隧工程，采用三轴仪开展A固结试验，研究不同加、卸载路径下土体X。

系数的变化规律，分析了几种常见的静止侧压力系数确定方法的适用性，并根据试验结果得到了新的预测公式。

结果表明：（1)深部黏性土的A值在0.30~0.45之间，且与土层的先期固结压力成正比；（2)在取土引起的应力释放到再加载的过程中，部分试样的心值先减小至低于正常固结值,冉增大并逐渐稳定；（3)采用经验公式估算仏值时，土体内摩擦角宜采用正常固结时的有效峰值内摩擦角。

关键词：静止侧压力系数；固结试验；正常固结土；超固结土；先期固结压力中图分类号：TU411.6 文献标志码：B0引言静止侧压力系数（常用A表示）是岩土工程领域的重要参数，合理确定静止侧压力系数。

才能够准确计算作用在地下结构物上的土压力，若取值偏小，则计算得到的土压力偏小，对地下工程的安全不利；而取值过大的话又过于保守，不符合经济性的原则。

因此，在基坑工程等地下工程的设计中发挥重要作用，准确确定尺。

系数具有重要的工程意义H1。

鉴于此，众多学者和工程技术人员采用诸多方法对A系数进行测定。

概括起来可分为直接测定和间接计算两种。

直接测定是通过现场原位测试或室内土工试验直接测得无侧向变形条件下土体的有效水平应力及竖直应力，进而计算得到A系数。

现场原位测试一般采用扁铲侧胀试验14-51、旁压试验[61、孔 压静力触探试验171等。

第19卷 第1期 中 国 水 运 Vol.19 No.1 2019年 1月 China Water Transport January 2019收稿日期：2018-05-01作者简介：马洪彬（1986-），男，内蒙古呼伦贝尔人，天津市勘察院，从事岩土工程勘察工作。

浅部土层静止侧压力系数测试方法的探讨马洪彬，王婷婷，秦迎宾（天津市勘察院，天津 300191）摘 要：文章结合实际工程，对室内土工试验、工程经验公式法、扁铲侧胀试验、旁压试验等不同方法获得的静止侧压力系数K 0值进行了对比分析，总结了不同方法的优缺点，探讨在天津滨海新区浅层地层中，获取土层静止侧压力系数K 0值的适宜方法。

关键词：静止侧压力系数；塑性指数；原位测试确定中图分类号：P642 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）01-0250-02引言土体的静止侧压力系数K 0是土体在无侧向变形条件下，侧向有效应力和轴向有效应力之比，即031/K σσ=，可反映土体中水平向应力的变化，可直接计算基坑工程中作用在支护结构上的土压力分布，确定挡土结构的安全性。

目前天津滨海新区的深基坑项目、城市轨道交通项目工程勘察中通常都要求测试土层的静止侧压力系数K 0值，鉴于此，文章依托实际工程项目，通过对目前滨海新区常用的测试方法对比分析，就各种方法的适用情况进行了探讨。

一、工程中获得静止侧压力系数K 0值的方法 1．室内试验确定室内土工试验测定静止侧压力系数K 0值主要有三轴仪法和侧压力仪法等。

三轴仪法常用限制侧向变形的方法，在三轴试验中，施加轴向压力时，同时施加侧向压力，使试样不产生侧向的变形，然后根据轴向压力、侧向压力及孔隙水压力求得K 0值。

侧压力仪法是试样在施加垂直压力后不允许发生侧向变形，即垂直向应变和体积应变相等，此前提下采用侧向压力传感器测得的试样侧面所承受压力值即为静止侧压力。

本次研究中室内试验采用的是常见的JCY 型静止侧压力系数固结仪[1]。

粗粒土静止侧压力系数试验朱俊高;蒋明杰;沈靠山;褚福永【摘要】对某土石坝地基覆盖层2种级配的砂卵砾石料进行大型单向压缩试验，试验中，土压力盒基于标定方法提供的参数得到试样内的水平应力和垂直应力，进而计算其静止侧压力系数K0。

研究水标法和砂标法对粗粒土的适用程度，探讨K0试验结果的可靠性；分别对2种级配土料进行中三轴CD试验，测定土料的有效内摩擦角，然后依据相关经验公式计算K0，验证经验公式的有效性。

结果表明：砂标法对于粗粒土来说是一种较可靠的标定方法；在竖向应力足够大时，K0试验误差可以忽略不计，所测定的K0接近实际值；Federico基于Terzaghi的已激发有效摩擦角概念而推导出的有效内摩擦角与静止侧压力系数之间的关系式较适合粗粒土。

%A large⁃scale uniaxial compression test was conducted for two types of graded sand⁃grained materials from the overburden of a dam. The horizontal stress and vertical stress of sand⁃grained materials were measured using soil pressure boxes with parameters obtained from a calibration method, and then the at⁃rest lateral pressure coefficient ( K0 ) was calculated. By studying the applicability of the hydraulic and sand calibration methods, the reliability of the experimental results of K0 was analyzed. The results show that the sand calibration method is a reliable calibration method for coarse⁃grained soil. When the vertical stress is large enough, the experimental error of K0 can be ignored, and the value of K0 is close to the actual value. The triaxial CD test was conducted for two types of graded sand⁃grained materials to measure the effective angle of internal friction, and then K0 was calculated through the relevant empiricalformula and compared with the test value to obtain an empirical formula that is suitable for coarse⁃grained soil. The results show that the relationship expression between the at⁃rest lateral pressure coefficient and the effective angle of internal friction, which was proposed by Federico and was based on the concept of a mobilized effective angle of internal friction proposed by Terzaghi, is appropriate for coarse⁃grained soil.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(044)006【总页数】7页(P491-497)【关键词】粗粒土;静止侧压力系数;大型单向压缩试验;土压力盒;有效内摩擦角;已激发有效摩擦角【作者】朱俊高;蒋明杰;沈靠山;褚福永【作者单位】河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏南京210098; 河海大学岩土工程研究所，江苏南京 210098;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏南京 210098; 河海大学岩土工程研究所，江苏南京210098;浙江省钱塘江管理局勘测设计院，浙江杭州 310016;丽水学院土木工程学系，浙江丽水 323000【正文语种】中文【中图分类】TU411土石坝具有对地质条件要求低、抗震性能强、经济效益好等优点,常常作为在深厚覆盖层上筑坝的优选坝型[1]。

三轴实验-1讲解土工试验Wi ndows视窗版［程序控制（全自动）三轴仪〗使用说明书十二年不断研究改进的技术成果集300家试验室应用的点滴经验Windows 平台增强系统应用功能南京智龙科技开发有限公司2005年3月南京3.3 三轴试验（含无侧限抗压强度试验）三轴试验采样程序用于常规三轴（uu、cu、c D试验、无侧限压缩试验的数据采集，亦支持个试样多级加载三轴试验的数据采集。

本节还介绍使用程序控制三轴仪（全自动三轴仪）的过程控制和数据采集。

同一土样的各试样试验的v土样编号〉输入必须一致。

3.3.1 使用常规三轴仪三轴试验的采样过程，参见“三轴试验数据采集程序流程示意图”。

程序流程示意图程序控制下的试验是使用全自动三轴仪进行的。

3.3.1.1 试验参数、动态显示、操作指令⑴ 试验参数的设置轴向应变一一试验终点的最大应变，是控制采样设置的条件。

程序的设置是，应力如出现峰值将再经 3%的应变结束采样；否则按设置的应变结束采样。

对于一个试样多级加载试验，应是各级应变量累加值。

加荷级数一一程序区别是否做一个试样多级加载试验的参数。

正常试验设1,大于1的数表示是多级加载。

一个试样最多可设6级。

三轴试验数据采集打开三轴米样视窗输入试验参数无侧限压缩试验设围压为零其余同UU 试验）检查或作饱和处理一指令：放弃试验（通道恢复空闲）y—?I 指令：开始试验设置压力参数设置主机速率＞记录初始孔压与量管读数轴压前仪器调试输入固结排水量多级剪?线过零点?多级剪?指令：开始剪切 *指令：倒车后退____ n数据存盘现异常试验终点?多级剪?结束试验?压力稳定指令：开始剪切数据存盘*指令：放弃试验1通道恢复空闲H系统待命+试验结束关机设置自控参数加围压*排水固结、测孔压读数、关排水阀n指令：结束固结设置轴向应变指令：开始剪切 yn d=加下级围压y加密采样指令：修正零点或应变■^n 选定终点控制标准d=3mm1T辛采集数据文件yy<试验?一*指令：暂停剪切yn停机转入次级试验忆设定步长采样匚n加下一级围压排除故障继续试验?稳定标准一一为一个试样多级加载试验时设置，程序按设定的应力增量（N）来判断试验的终点。

专利名称：一种静止土压力系数测定方法及装置
专利类型：发明专利
发明人：赵晓东,周国庆,王英杰,王建州,况联飞,王涛,商翔宇申请号：CN201210286046.5
申请日：20120813
公开号：CN102830018A
公开日：
20121219
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种静止土压力系数测定方法及装置，属于土工试验的系数测定方法及装置。

在常规三轴压力室内，对土样实施轴向变形约束径向加荷试验，获得轴向应力和径向应力比值,根据二维渐进状态准则，轴向变形约束径向加荷试验中起动摩擦角与三轴压缩摩擦角之间关系满足：；而径向变形约束轴向加荷试验中起动摩擦角与三轴压缩摩擦角之间关系满足：。

根据计算得到轴向变形约束径向加荷试验中静止土压力系数是轴向变形约束径向加荷试验中轴向应力和径向应力比的0.5倍。

本发明可避免径向变形约束轴向加荷静止土压力系数试验中固定截面径向变形控制代替土样垂直方向径向变形控制产生的误差，适合于饱和砂土静止土压力系数准确测定。

申请人：中国矿业大学
地址：221116 江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科技处
国籍：CN
代理机构：南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：唐惠芬
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有关土的静三轴试验分析摘要：测定土体的抗剪强度方法有较多，其中，三轴压缩试验被公认为是相对较为有效和完善的方法。

同普通的直剪试验相比，三轴压缩试验有很多的优点,一方面可对试验过程中试样的排水条件进行有效的控制；另一方面能够测试土样固结和排水过程中的孔隙水压力，同时还具有土体试样内应力分布均匀的优点。

通过工程实际经验和大量数据总结，可以看出三轴压缩试验可以实现不同条件下土的抗剪强度指标以及变形参数的测定。

文章通过分析和研究土的静三轴压缩试验，并根据在试验过程中排水条件的差异和实际需要，将静三轴试验主要分为了固结排水剪（CU）、不固结不排水剪（UU）、固结不排水剪（CU）这三种类型。

关键词：土；静三轴；试验；分析Pick to: determine the shearing strength of soil method has more, among them, the triaxial compression test is considered to be relatively effective and perfect method. With ordinary direct shear tests than triaxial compression test has a lot of advantages, on the one hand, but of the test process of the drainage condition of the effective control; On the other hand can test the soil sample and drainage consolidation in the process of pore water pressure, and the soil sample also has the advantages of internal stress distribution uniformity. Through the practical engineering experience and a large number of summary data, we can see that the triaxial compression test can realize the different conditions of soil shear strength parameters and deformation of the parameters were determined. In this paper, through analysis and research of the static soil triaxial compression test, and according to the test process in drainage condition, and the difference of the actual need, will the static triaxial test are divided into the drainage consolidation (CU), don’t cut the consolidated undrained cut (UU), consolidated undrained cut (CU), the three types.Key words: soil; Static three axis; Test; analysis土的承载能力的测定主要依赖于土的强度指标，因此在工程实际建设中，土的抗剪强度指标的正确测量对工程的施工与设计，都有着重大的意义。

基于全自动三轴仪的土体静止侧压力系数测定方法摘要：本文在室内采用全自动三轴仪对武汉地区的粘性土为例，介绍了静止侧压力系数试验原理与方法，分析了影响静止侧压力系数的因素，提出了试验注意事项。

关键词：静止侧压力系数；粘性土Abstract: With the palaeoclay samples in Wuhan as a case, this paper introduces the principle and method of testing the Coefficient of Lateral Pressure ‘at Rest’using an automatic tri-axial apparatus, and analyzes its influencing factors and puts forwards some caution items in this test.Key words: Coefficient of Lateral Pressure ‘at Rest’; palaeoclay0、前言静止侧压力系数K0是土体在无侧向变形条件下，侧向有效应力和轴向有效应力之比，即K0 =Δσ3’/Δσ1’。

由于静止侧压力系数K0值能体现出地层在上部荷载的作用下，其水平方向的应力状态，对作用在挡土结构物上的压力分布、安全性以及工程措施的制定和工程造价等均有直接影响。

因此，在地铁、轻轨以及高层建筑的基坑等工程勘察中，K0是一个很重要但较难测定的试验指标，目前K0的测试方法主要有三轴仪法和K0固结仪法两种，K0固结仪法，橡胶膜厚度对试验的影响难以消除，测试结果不太理想；经典的三轴仪法需在压力室中对样品的侧压变形进行监测，技术难度较大，不利于普通实验室推广使用；此外还有研究者提出了一些经验公式。

本文以武汉地区老粘土、砂类土为例，介绍了一种采用全自动三轴仪测试静止侧压力系数的新方法，比较了其与经典三轴仪法的优点，并指出了试验的注意事项，可为同类试验提供参考。

静止侧压力系数及其试验方法
静止侧压力系数（固体飞行器）是描述飞行器在静止状态下，或在相对运动速度小于50米每秒的情况下，各个静力学面或气动面受静态侧压力力时翼面的折面积和在侧压力力时的翼面积的比值。

静止侧压力系数的试验一般是在推力测试台上完成，将机翼悬挂在滚轴上升降，使之进行摆动，不断改变机翼角度，直至偏航角达到最大，滚轴测量飞行器的侧压力力，重复测量多次，气动布娃娃用来测量机翼两个折面积。

最后由采集数据分析，计算出各个攻角时机翼的静止侧压力系数。

专利名称：一种改进的土体静止侧压力系数测定仪
专利类型：发明专利
发明人：朱俊高,蒋明杰,陆阳洋,郭万里,吉恩跃,包梦碟,吴兵申请号：CN201610560098.5
申请日：20160715
公开号：CN106226162A
公开日：
20161214
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种改进的土体静止侧压力系数测定仪，在现有的测定仪基础上增加四个压重传感器、称重接线盒和称重显示控制器，其中，四个称重传感器放置在土体静止侧压力系数测定仪的底座上部、试样筒底部处，以取代支撑垫支撑试样筒，并测定试样与试样筒侧壁摩擦力；压重传感器分别与称重接线盒相连，称重接线盒与称重显示控制器相连；称重接线盒将四个称重传感器的受力信号进行汇总并调整角差，最后将汇总受力信号传输到称重显示控制器；称重显示控制器接收到称重接线盒输入的汇总受力信号，并将四个压重传感器受到的压力和显示出来；称重显示控制器显示的四个压重传感器受到的压力和，即侧壁摩擦力大小。

本发明使用方便，测定结果准确。

申请人：河海大学
地址：211106 江苏省南京市江宁区佛城西路8号
国籍：CN
代理机构：南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：黄天天
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静止侧压力系数试验仪器设备GJY 型0K 固结仪、轴向加压设备、侧向压力量测设备、切土环刀、钢丝锯、切土刀、定位校正样块、薄硅脂、顶土器、脱气水、滤纸等原理仪器试验时土样受轴向负荷，发生轴向位移及相应的侧向变形，有效侧压 力σ3‘ 与有效轴向压力σ1‘ 之比即为K 0值。

步骤1．打开底座三通阀并松开侧向闷头螺钉和中心闷头螺钉。

2．在橡胶套内壁和上下抹一层薄硅脂（类似7501真空硅脂），然后套入中环内。

3．将中环、上环依次叠套在底座上。

4．在仪器中依次放入透水板，定位校正样块，并用6个固紧螺钉对称均匀地将底座、中环、上环三者拧紧，连成整体。

5．阀门14和阀门15分别接上侧压力和孔隙压力测量装置。

6．取出定位校正样块，打开阀门4与阀门14，由下往上缓缓充水排气，如发现尚有残留气泡存在，可依上法重复进行直至全部气泡排出压力腔。

7．通过阀门4对压力腔施加约5kPa 起始水头压力，将制备好的粘性土样从环刀中缓缓推入仪器(如为砂性土样，无需对压力腔施加起始水压力，可直接将砂样倒入仪器)，在其上依次放入透水石、传压板等，然后关闭阀门4。

8．将仪器置于固结仪加荷设备上。

9．如需测土样孔隙压力，则应通过底座阀门15在边充水边排气的情况下，将侧向闷头螺钉拧紧和中心闷头螺钉拧紧。

10．将中环三通阀14和底座三通阀15分别连接到侧压力测量装置和孔隙压 力测量装置上11．打开连接侧压力测量装置的阀门，调平电测仪表，测记压力腔中水压力 为零时的压力传感器读数。

12. 施加轴向压力，压力等级一般按照25,50,100,200,400kPa 施加。

施加每 级轴向压力后，随时调平电测仪表，按照0.25,1,4,9,16,25,36,49,100min 的时间间隔测记仪表读数和轴向变形，直至变形稳定，再加下一级轴向 压力。

试样变形稳定标准为每小时变形量不大于0.01mm 。

13. 试验结束后，关闭了连接侧压力装置阀门，卸去轴向压力，取出试样称 量，并测定含水率。