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文献综述

1.1引言

基床系数是指地基土在外力作用下产生单位变形时所需要的压力，也称地基反力系数，是机场、公路、地下工程（特别是地铁工程、深基坑）以及建筑地基基础设计中一个重要的参数。基床系数的大小不仅与土体的类别、土的状态、物理力学性质有关，还受基础的形状、作用面积、受力状态等因素的影响，它不单纯是表征土的力学性质的计算指标。因此不同的试验方法和试验条件，其结果会有很大的差异。由三轴试验、固结试验及室内模拟载荷试验测定地基土基床系数，并进行对比分析。

1.2影响地基土基床系数K的因素

基床系数的大小与土体的类别、物理力学性质、结构物基础部分的形状、大小、刚度、位移有关以外,还和埋深、应力水平、应力状态、地下水、时间效应等因素有关,这些因素共同决定了基床系数是一个不容易确定的指标。这就要求对影响基床系数K值的主要因素有个较全面的了解,才能制定出反映工程实际的测试方法,才能确定符合实际的地基土基床系数。下面就基床系数的主要影响因素进行讨论。

1.2.1土性的影响

土的类别、含水量、稠度状态、密实程度是土体本身对压缩变形影响最大的因素。对于细粒土来说,一方面,含水量小,可以被排出的水的体积就小,压缩性就小;另一方面,含水量小,细粒土稠度增加,抵抗变形的能力增加,基床系数相应增加。对粗粒土来说,含水量小,密实程度高,土颗粒之间的可压缩的孔隙小,在外力的作用下排出的液体、气体相对较少,所以随粗粒土的密实程度越高,基床系数就越大。因此,细粒土与粗粒土之间所表现的特性有显著的差异性,细粒土稠度增加,粗粒土密实程度的提高都会使基床系数增加。

1.2.2时间效应

在实际工程设计施工过程中,基床系数在确定后就一直把它作为一个固定不变的值处理。而对于软塑、流塑的粘性土具有很明显的流变性,所以在土的本构关系中,不在仅仅是应力、应变两者的关系,而是应力、应变、时间三者的关系,即土不仅是应该作为弹性体来研究,同时也应该作为粘弹性体来研究。但是由于土层的分层及各向非均质性,特别是不同的开挖施工顺序和土体暴露时间引起的土体流变系数难以确定。可以采用弹性理论,通过改变基床系数的值来模拟不同时刻的挡土结构的实测位移,得到基床系数与时间的关系,即基床系数的时间效应。

1.2.3地下水的影响

地下水的存在对基床系数的影响十分明显:①从微观的、土的机理角度看,地下水对土的强度参数有弱化作用,水和土之间的相互作用削弱了颗粒之间的连接,从而增加了土的压缩性,基床系数减小;②从宏观的、土与结构物的相互作用的角度看,地下水和土共同对结构物产生直接的力学作用。在计算挡土结构物的荷载的时候,除了土压力以外,还必须考虑地下水位以下的水压力,水压力加大了结构物在土体中发生位移的束缚。所以从这一点来看,地下水对基床系数有正面的影响,影响程度随着地下水的排泄、补给量的变化、施工降水的速度和施工方法的变化而变化。

1.2.4　基础尺寸的影响

基床系数与基础尺寸密切相关,基础尺寸越大,基床系数就相应减小。有关试验研究表明,因土的复杂性,土体的变形量与基础尺寸并不完全是呈线形关系变化,即基床系数与基础尺寸的关系不一定是线形关系。Terzaghi和Peck曾经在砂土和粘性土中用不同宽度的载荷板进行试验,得出了砂土的变形与基础宽度的非线形关系:

　　对粘性土,变形与基础宽度基本上呈线形关系: