应力历史对地基沉降的影响

应力历史是指土在形成过程及其地质年代中，经受土有效应力变化的情况。黏性土在形成及存在过程中所经受的地质作用和应力变化不同，所产生的压密过程及固结状态也不同。在相同荷载作用下，不同应力历史的土所表现出的压缩特性也不相同。

土的历史上所经受过的最大竖向有效应力称为土的先（前）期固结压力，常用pc表示。

由于土的受荷历史极其复杂，因此在确定土的先（前）期固结压力至今无精确的方法。应用最广的方法是卡萨格兰德（A. Casagrande，1936年）建议的经验作图法，作图步骤如下（图4-12）：

图4-12　先（前）期固结压力的确定

① 从e-lgp曲线上找出曲率半径最小的一点A；过A点作水平线A1确定先期固结压力pc和切线A2。

② 作∠1A2的平分线A3，与e-lgp曲线中直线段的延长线相交于B点。

③ B点所对应的有效应力就是先期固结压力pc。

可见，该法仅适用于e-lgp曲线曲率变化明显的土层，否则rmin难以确定。此外，e-lgp曲线的曲率随e轴坐标比例的变化而改变，目前尚无统一的作图比例，并且人为因素影响较大，所得pc值不一定可靠。因此确定pc时，一般还应结合场地的地形、地貌等形成历史的调查资料加以判断。

根据土的先（前）期固结压力pc与现有土层自重应力p1=γz之比，称为“超固结比”（OCR），可把天然土层划分为3种固结状态。

（1）超固结土状态

超固结土是指天然土层在地质历史上受到过的固结压力pc大于目前的上覆压力p1，即OCR>1［见图4-13（a）］。其可能是由于地面上升或河流冲刷将其上部的一部分土体剥蚀掉，或古冰川下的土层曾经受过冰荷载（荷载强度为pc）的压缩，后来由于气候转暖、冰川融化以致使上覆压力减小等。

（2）正常固结土状态

正常固结土是指土层在历史上最大固结压力作用下压缩稳定，但沉积后土层厚度无大变化，以后也没有受到过其他荷载的继续作用，即天然土层在地质历史上受到过的固结压力pc等于目前的上覆压力p1，此时OCR=1，见图4-13（b）。

图4-13　天然土层的应力历史分类示意图

（3）欠固结土状态

土层逐渐沉积到现在地面，但没达到固结稳定状态，即天然土层在地质历史上受到过的固结压力pc小于目前的上覆压力p1，此时OCR<1，例如新近沉积黏性土、人工填土等。由于沉积后经历年代时间不久，其自重固结作用尚未完成，将来固结完成后的地表如图4-13（c）中虚线。