静止侧压力系数（K₀）检测技术指南

1. 概述

2. 检测项目分类

2.1 实验室试验

• 原理：通过模拟土体在无侧向应变条件下的应力状态，测定轴向应力与侧向应力的比值。
• 步骤：
  • 制备原状土样，安装于三轴仪中；
  • 施加各向等压固结（σ₁=σ₃），记录体积变化；
  • 保持轴向应变为零，逐步增大垂直应力（σᵥ），测量侧向应力（σₕ）；
  • 计算K₀=σₕ/σᵥ。
• 适用性：适用于黏性土、粉土及砂土，需高质量原状土样。
• 数据范围：黏土K₀≈0.4-1.5，砂土K₀≈0.3-0.6。

• 原理：利用固结仪测定侧向有效应力与垂直有效应力的关系。
• 步骤：
  • 将土样置于刚性环刀内，施加垂直荷载；
  • 通过侧向压力传感器记录侧向应力；
  • 计算K₀=σₕ’/σᵥ’。
• 适用性：适用于低渗透性黏土，需考虑固结过程中的超孔隙水压力。

2.2 原位测试

• 原理：通过自钻探头在钻孔过程中直接测量土体径向应力，结合垂直应力计算K₀。
• 步骤：
  • 钻孔至目标深度，插入旁压仪探头；
  • 逐步加压并记录径向变形曲线；
  • 通过初始压力段曲线确定K₀。
• 优点：对土体扰动小，适用于软黏土、砂土。
• 限制：设备复杂，成本较高。

• 原理：利用扁铲探头贯入土体，通过膜片膨胀测定侧向压力。
• 步骤：
  • 贯入扁铲探头至目标深度；
  • 充气膨胀膜片，记录压力-位移曲线；
  • 根据经验公式（如Marchetti公式）计算K₀。
• 适用性：适用于砂土、粉土及软黏土，效率高。
• 数据范围：K₀≈0.35-1.2。

• 原理：结合锥尖阻力（qₜ）和孔隙水压力（u）数据，通过经验公式间接估算K₀。
• 常用公式： �0=0.3⋅ln⁡(��/��′)+0.15K0​=0.3⋅ln(qt​/σv′​)+0.15
• 优点：快速、连续，适用于分层土体。

2.3 间接估算方法

• Jaky公式（适用于正常固结土）： �0=1−sin⁡�′K0​=1−sinφ′
• 修正公式（超固结土）： �0=(1−sin⁡�′)⋅���sin⁡�′K0​=(1−sinφ′)⋅OCRsinφ′

• 适用于黏性土，结合先期固结压力（σₚ'）和超固结比（OCR）推算K₀。

3. 检测项目选择建议

• 优先原状土试验：对均质黏性土，推荐三轴试验或固结仪法；
• 快速原位测试：对砂土或分层土体，可选择扁铲侧胀试验或CPTU；
• 复杂地层：自钻式旁压仪可提供高精度数据，但成本较高；
• 初步估算：无试验条件时，可基于φ或OCR经验公式估算。

4. 注意事项

• 土样扰动会导致K₀测定值偏低，需严格保证原状土质量；
• 超固结土（OCR>1）的K₀值需结合应力历史修正；
• 原位测试需考虑地下水位及渗透性影响。

5. 结语