靜止側壓力系數（K?）檢測技術指南

1. 概述

2. 檢測項目分類

2.1 實驗室試驗

• 原理：通過模擬土體在無側向應變條件下的應力狀態，測定軸向應力與側向應力的比值。
• 步驟：
  • 制備原狀土樣，安裝于三軸儀中；
  • 施加各向等壓固結（σ?=σ?），記錄體積變化；
  • 保持軸向應變為零，逐步增大垂直應力（σ?），測量側向應力（σ?）；
  • 計算K?=σ?/σ?。
• 適用性：適用于黏性土、粉土及砂土，需高質量原狀土樣。
• 數據范圍：黏土K?≈0.4-1.5，砂土K?≈0.3-0.6。

• 原理：利用固結儀測定側向有效應力與垂直有效應力的關系。
• 步驟：
  • 將土樣置于剛性環刀內，施加垂直荷載；
  • 通過側向壓力傳感器記錄側向應力；
  • 計算K?=σ?’/σ?’。
• 適用性：適用于低滲透性黏土，需考慮固結過程中的超孔隙水壓力。

2.2 原位測試

• 原理：通過自鉆探頭在鉆孔過程中直接測量土體徑向應力，結合垂直應力計算K?。
• 步驟：
  • 鉆孔至目標深度，插入旁壓儀探頭；
  • 逐步加壓并記錄徑向變形曲線；
  • 通過初始壓力段曲線確定K?。
• 優點：對土體擾動小，適用于軟黏土、砂土。
• 限制：設備復雜，成本較高。

• 原理：利用扁鏟探頭貫入土體，通過膜片膨脹測定側向壓力。
• 步驟：
  • 貫入扁鏟探頭至目標深度；
  • 充氣膨脹膜片，記錄壓力-位移曲線；
  • 根據經驗公式（如Marchetti公式）計算K?。
• 適用性：適用于砂土、粉土及軟黏土，效率高。
• 數據范圍：K?≈0.35-1.2。

• 原理：結合錐尖阻力（q?）和孔隙水壓力（u）數據，通過經驗公式間接估算K?。
• 常用公式： ?0=0.3⋅ln?(??/??′)+0.15K0?=0.3⋅ln(qt?/σv′?)+0.15
• 優點：快速、連續，適用于分層土體。

2.3 間接估算方法

• Jaky公式（適用于正常固結土）： ?0=1−sin??′K0?=1−sinφ′
• 修正公式（超固結土）： ?0=(1−sin??′)⋅???sin??′K0?=(1−sinφ′)⋅OCRsinφ′

• 適用于黏性土，結合先期固結壓力（σ?'）和超固結比（OCR）推算K?。

3. 檢測項目選擇建議

• 優先原狀土試驗：對均質黏性土，推薦三軸試驗或固結儀法；
• 快速原位測試：對砂土或分層土體，可選擇扁鏟側脹試驗或CPTU；
• 復雜地層：自鉆式旁壓儀可提供高精度數據，但成本較高；
• 初步估算：無試驗條件時，可基于φ或OCR經驗公式估算。

4. 注意事項

• 土樣擾動會導致K?測定值偏低，需嚴格保證原狀土質量；
• 超固結土（OCR>1）的K?值需結合應力歷史修正；
• 原位測試需考慮地下水位及滲透性影響。

5. 結語