3　试验结果与分析

3.1　单面排水条件下孔压的变化规律

图1给出了单面排水条件下试样底部不排水面处孔隙水压力u与时间t的变化曲线。图1表明，除第一级荷载（固结压力50kPa）外，在后续各级荷载作用时，孔压滞后现象十分明显，即孔隙水压力基本都是从一个较小的数值开始迅速累积，30～40min后达到最大值，然后再缓慢消散。与问延煦等[12]、孙丽云等[14]的类似试验相比，这里测得的孔压最大值明显更大，但仍小于该级荷载增量。而按照太沙基一维固结理论，在施加压力后，孔隙水压力应瞬时达到上覆压力值。很明显该理论不能解释这种孔压滞后现象。对此，不少学者先后进行了原因分析，但还没有一个统一的解释。例如，赵慈义等[15]将其归结为孔压传感器的延迟效应，而且试样的体积压缩系数和传感器敏感元件的刚度因数对其延迟效应有重要影响；问延煦等[12]认为这是由于土样饱和度不够和固结筒侧壁摩擦力造成的；骆良平等[16]则认为试样底部孔隙水压力的产生是需要时间的；刘忠玉等[17]从力学分析推断引起试样内孔压滞后的一个原因应该是瞬时加载引起的动力效应。实际上，饱和度可以通过预先真空饱和等措施予以提高，固结筒的侧壁摩阻力可以通过涂抹硅脂等润滑剂予以减小。本试验采用了这些措施，结果表明，这些措施可以有效提高孔压极值，但并不能缩短达到极值的时间，所以我们认为孔压传感器的延迟效应以及加载引起的动力效应应该是造成孔压滞后现象的主要原因。至于第一级荷载一开始就几乎达到外加荷载值的原因，可能是因为预压不到位，试样底部还有自由水膜造成的。

3.2　排水条件对固结系数和次固结系数的影响

一般来说，固结系数Cv和次固结系数Ca作为土体的参数是和排水条件无关的。但试验结果却不是这样。图2给出了各级荷载作用时孔隙比e与时间t的关系曲线。由此可以利用时间平方根法计算两个试样的固结系数Cv，结果如图3所示。图3表明，两种排水条件下的固结系数Cv基本上均随固结压力p的增大而增大，但两种排水条件下的曲线是交叉的，即当固结压力较小时，双面排水条件下的固结系数比单面排水要大，而当固结压力较大时，情况则正好相反。

图2中不同压力下的孔隙比e与时间t的关系曲线尾部直线段斜率的相反数即为次固结系数Ca。图4给出了两种排水条件下次固结系数Ca与固结压力p的关系。很明显，不同排水条件的次固结系数均随固结压力的增大而减小，并且在半对数坐标系中两者均呈线性关系，即

单面排水：

双面排水：

图4中并没有出现余湘娟等[6]所提到的上升段。这是由于上升段对应着超固结状态，而本试验中在用泥浆静压法制作试样时，所加压力仅为20kPa左右，固结试验时土样均处于正常固结状态。同时，由图4可知，在每一级荷载作用下，单面排水时的次固结系数都大于双面排水的次固结系数，这也说明工程实践中宜考虑排水条件的影响。

3.3　排水条件对主固结完成时间的影响

从图2可以看出，在每级荷载作用下，双面排水时试样的孔隙比变化均比单面排水提前进入稳定状态，即双面排水时主固结要更快地完成。按太沙基一维固结理论，当其他条件相同时，单面排水条件下的主固结完成时间是双面排水条件下的4倍。按Casagrande作图法确定了两个试样每级荷载作用下主固结完成时间，见表1。很明显，按Casagrande法确定的主固结完成时间均随固结压力p的增大而减小，但单面排水条件下的主固结时间要小于双面排水条件下的4倍，明显与太沙基一维固结理论不符。如果从图1中查看单面排水条件下主固结完成时间对应的孔隙水压力，发现其值均不等于0。表2给出了该时刻孔隙水压力消散的百分比。表2表明，相应时刻对应的孔隙水压力仍然有10%～30%没有消散，而且固结压力越大时，孔隙水压力没有消散的比例越大。

按照定义，主固结完成时间对应的孔隙水压力完全消散，因此对于单面排水时的固结试验也可根据量测的底部不排水面处的孔隙水压力来判断。参考GB/T 50123—1999《土工试验方法标准》[18]中三轴试验固结标准的要求，将孔压消散至95%以上作为判别主固结完成的标准，相应的时间也列入表1。很明显，按孔压消散确定的主固结完成时间明显长于按Casagrande法确定的时间。

因此，按Casagrande作图法确定的时间不能视为真正主固结完成时间，因为该时刻仍有较多的孔隙水压力有待消散。进一步可以推断，这种将主次固结完全分开的常规分析方法并不是普适的，至少对于本试验用土如此。或许可以做如下解释：在荷载作用下，靠近透水面处的土层由于易于排水使得孔隙水压力迅速消散，因而很快进入次固结（流变）状态，而远离透水面的土层由于孔隙水压力完全消散需要一定的时间而长时间处于固结排水状态，因而次固结（流变）变形部分不太明显。但从整个土层来看，这种按主次固结完全分开的分析方法很难确定某个时刻土体变形中固结变形和流变变形所占的比例。实际上，在描述土体流变固结特性方面，一直有被称为假说B的另一观点（相应的称前者为假说A），即主次固结是耦合的，主固结阶段的流变变形也不宜忽略。Hu[19]认为假说A实际上是假说B的特例，并且给出了假说A的适用范围。