从砂的变形行为探讨静止土压力系数，中国土木水利工程学-中华大学.doc

從砂的變形行為探討靜止土壓力係數 楊朝平 關鍵詞：靜止土壓力係數、變形行為、應力歷史。 摘 要 本文以自行研發之自動化三軸試驗系統，對飽和沃太華砂施行反覆壓密試驗，依變形行為來說明應力歷史對靜止土壓係數的影響性。將應力歷史分成加壓、解壓、再加壓三個階段，除分別觀察各階段中靜止土壓力係數的變化外，本文亦提出一估算式，得以估算於過壓密狀態解壓階段的靜止土壓力係數，經驗證本公式精度高又合理。 A STUDY OF COEFFICIENT OF EARTH PRESSURE AT REST BASED ON DEFORMATION BEHAVIOR OF SANDS Chau-ping Yang Department of Civil Engineering Chung-hau University Hsinchu, Taiwan, 30067, R.O.C. Key Words：coefficient of earth pressure at rest, deformation behavior, stress history. *中華大學土木工程系所副教授 ABSTRACT The repeated consolidation tests were performed on the saturated Ottawa sand, by using a special automatic triaxial test apparatus developed by the author. The objective of this study is to discuss the influence of stress history on the coefficient of earth pressure at rest (), by observing the deformation behavior of sands. The variations of at different conditions of stress history are recorded. Based on the collected data, a particular formula for predicting value at over-consolidation unloading stage is developed, which was demonstrated to be accurate and reliable. 一、前言 二維半無限地盤的地中應力含垂直應力與水平應力，其中垂直應力依土體單位重乘覆土深度計算之較容易；而水平應力則是將垂直應力再乘以靜止土壓力係數值而得，唯此不易估算。因依存於土類、土體狀態、應力歷史等，不但在理論上不易求得，在實驗上也較難重現其無側向變形之狀態，故研究之文獻雖多亦存尚待解明之處，如與變形行為關係等。 在大地工程領域裡是一不可或缺的土壤力學參數，被定義為有效水平應力與有效垂直應力的比值。諸多文獻已指出對同一土類及土體狀態而言，其值受應力歷史之影響甚大，為觀察方便起見於本研究將靜止土壓力係數分成三種，即於正常壓密狀態加壓之、於過壓密狀態解壓之、於過壓密狀態再加壓之。 最適用於砂土且廣泛被採用的計算式為Jaky[1]的式(1)； (1) 其中為排水摩擦角。 另Okochi和Tatsuoka [2] 依日本豐浦砂之試驗結果提出正比例於初始孔隙比之計算式；Ochiai[3]從砂土直剪試驗之主應力公式導出之關係。Feda [4]認為一般適用於砂土的計算式多只與抗剪參數相結合，而忽略了為一變形參數之本質，故研究提出了式(2)，式中之從單向度壓密試驗求得。 (2) 其中，=滑動摩擦角，=可回復軸向應變增量，=軸向應變增量。 於與方面，Schmidt [5]認為的主要支配因素為過壓密比，建議依式(3)計算，而且此關係已被廣泛地認同。 (3) Worth [6]參考式(3)再植入柏松比，觀察與、之關係。Yamanouchi和Yasuhara[7]及Mayne和Kulhawy [5]更發揮式(1)及式(3)之特性，建議可計算於加壓、解壓、再加壓全程應力歷史中的估算公式，唯Yamanouchi和Yasuhara之估算公式中有些參數不易求得。式(4)為Mayne和Kulhawy所建議之估算公式，基本上其為式(1)、式(3)之組合。 (4) 若以三軸試驗儀施行壓密試驗，試驗體承受軸向應力除了會產生軸向應變，同時也會產生側向應變，