4.2 应力历史对压缩性的影响

土的固结试验成果证明土的再压缩曲线比初始压缩曲线要平缓得多，这表明试样经历的应力历史对压缩性有显著影响。

4.2.1 先期固结压力

1.先期固结压力

土的应力历史可以通过先期固结压力p_c（preconsolidation pressure）来描述，即土在历史上曾受到过的最大有效应力。在沉积土应力历史研究中，先期固结压力的确定非常重要，目前常用的方法是卡萨格兰德（Cassagrande，1936） 经验作图法。

图4.7 先期固结压力的确定

如图4.7所示。

（1）通过室内高压固结试验获得e-lgp曲线，从曲线上找出曲率半径最小的一点A，过A点做水平线A1和切线A2。

（2）作∠1A2的角平分线A3，与e-lgp曲线中直线段的延长线相交于B点。

（3）过B点作垂线和横坐标相交，即得先期固结压力p_c。

应注意的是，Cassagrande方法中A点的位置确定有较多的影响因素，p_c的值对试样质量、试验的准确性和e-lgp曲线的绘图比例等都有较高要求。

另外，先期固结压力的确定还应结合场地条件、地貌形成历史等加以综合判断。

2.沉积土（层）分类

定义先期固结压力p_c与现有有效应力p₁之比为超固结比OCR（over consolidation ratio）

注意式中p_c与p₁均为有效应力。

当OCR=1时，土（层）为正常固结状态（normally consolidated，N.C.）；当OCR>1时，土（层）为超固结状态（over consolidated，O.C.）。OCR值越大，表明该土（层）所受到的超固结作用越强，在其他条件相同的情况下，压缩性越小。

图4.8为天然沉积土层不同应力历史的示意。对于A类土层，在地面下任一深度h处，土的现有固结应力就是有效应力p₁=γ′h，且与历史上所经受的最大有效应力相等，即p₁=p_c，OCR=1（实际工程中考虑到取土、制样、试验仪器等对试验结果的影响，可将OCR=1.0～1.2的土都视为正常固结土）；对于B类土层，在h深度处，现有有效应力p₁=γ′h，但先期固结压力p_c=γ′h_c，p₁＜p_c，OCR＞1。

另外还有一类在自重作用下尚未完全固结的土。仍以p₁=γ′h表示这类土的固结应力，与前述正常固结土不同的是这个固结应力尚未完全转化为有效应力p′₁，即还有超孔隙水应力没有消散。为与上述正常固结土相区别，工程中通常将其称之为欠固结土，它的先期固结压力p_c等于现有有效应力p′₁但小于固结应力p₁。

图4.8 沉积土层按先期固结压力分类

（a）正常固结土；（b）超固结土

4.2.2 原位压缩曲线和原位再压缩曲线

原位压缩曲线亦称现场原始压缩曲线。图4.4、图4.5、图4.6所展示的压缩曲线都是通过室内侧限压缩试验获得，由于取样中不可避免的扰动和土样取出后应力释放等原因，室内试验获得的压缩曲线并不能完全代表原位压缩曲线。

原位压缩曲线可通过修正室内高压固结试验的e-lgp曲线得出。

（1）正常固结土。如图4.9所示，假定取样过程中试样不发生体积变化，试样的初始孔隙比e₀就是原位孔隙比，则根据e₀和p_c值，在e-lgp坐标中定出b点，此即现场压缩的起点。然后在纵坐标上0.42e₀点（试验证明这是不受土体扰动影响的点）处作一水平线交室内压缩曲线于c点，直线bc即为原位压缩曲线，曲线的斜率为原位压缩指数。

图4.9 正常固结土的原位压缩曲线

图4.10 超固结土的原位压缩和再压缩曲线

（2）超固结土。如图4.10所示，以纵、横坐标分别为初始孔隙比e₀和现场自重压力p₁作b₁点，然后过b₁点作一斜率等于室内回弹曲线与再压缩曲线平均斜率的直线交p_c于b₂点（即b₂点横坐标为p_c），b₁b₂即为原位再压曲线，曲线的斜率为原位回弹指数C_e。然后从室内压缩曲线上找到e=0.42e₀的点c，连接b₂c，所得直线即为原位压缩曲线，曲线的斜率为原位压缩指数C_c。

（3）欠固结土。欠固结土由于在自重作用下的压缩尚未稳定，可近似按正常固结土的方法求得原始压缩曲线。