土力学5土的压缩性

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(完整版)土力学与地基基础习题集与答案第5章

第5章土的压缩性一简答题1．通过固结试验可以得到哪些土的压缩性指标？如何求得？【答】压缩系数压缩指数压缩模量 , 压缩系数压缩指数压缩模量2．通过现场（静）载荷试验可以得到哪些土的力学性质指标？【答】可以同时测定地基承载力和土的变形模量3．室内固结试验和现场载荷试验都不能测定土的弹性模量，为什么？【答】土的弹性模量是指土体在侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。

他的变形包括了可恢复的弹性变形和不可恢复的残余变形两部分。

而室内固结实验和现场载荷试验都不能提供瞬时荷载，它们得到的压缩模量和变形模量时包含残余变形在内的。

和弹性模量由根本区别。

4．试从基本概念、计算公式及适用条件等方面比较压缩模量、变形模量与弹性模量，它们与材料力学中杨氏模量有什么区别？5．根据应力历史可将土（层）分为那三类土（层）？试述它们的定义。

【答】正常固结土（层）在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重。

超固结土（层）历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力。

欠固结土（层）先期固结压力小于现有覆盖土重。

6．何谓先期固结压力？实验室如何测定它？【答】天然土层在历史上受过最大固结压力（指土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力），称为先期固结压力，或称前期固结压力。

先进行高压固结试验得到曲线，在用A.卡萨格兰德的经验作图法求得。

7．何谓超固结比？如何按超固结比值确定正常固结土？【答】在研究沉积土层的应力历史时，通常将先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超固结比。

8．何谓现场原始压缩曲线？三类土的原始压缩曲线和压缩性指标由实验室的测定方法有河不同？【答】现场原始压缩曲线是指现场土层在其沉积过程中由上覆盖土重原本存在的压缩曲线，简称原始压缩曲线。

室内压缩试验所采用的土样与原位土样相比，由于经历了卸荷的过程，而且试件在取样、运输、试件制作以及试验过程中不可避免地要受到不同程度的扰动，因此，土样的室内压缩曲线不能完全代表现场原位处土样的孔隙比与有效应力的关系。

《土力学》第五章练习题及答案

《土力学》第五章练习题及答案第5章土的压缩性一、填空题1.压缩系数a1－2数值越大，土的压缩性越，a1－2≥的土为高压缩性土。

2.考虑土层的应力历史，填方路段的地基土的超固结比比1 ，挖方路段的地基土超固结比比1 。

3.压缩系数越小，土的压缩性越，压缩模量越小，土的压缩性越。

4.土的压缩模量是土在条件下应力与应变的比值，土的变形模量是土在条件下应力与应变的比值。

二、名词解释1. 土的压缩性2.先期固结压力3.超固结比4.欠固结土三、单项选择题1.在下列压缩性指标中，数值越大，压缩性越小的指标是：（A）压缩系数（B）压缩指数（C）压缩模量（D）孔隙比您的选项（）2.两个性质相同的土样，现场载荷试验得到变形模量E0和室内压缩试验得到压缩模量E S之间存在的相对关系是：（A）E0=E S（B）E0＞E S（C）E0≥E S（D）E0＜E S您的选项（）3.土体压缩变形的实质是：（A）土中水的压缩（B）土中气的压缩（C）土粒的压缩（D）孔隙体积的减小您的选项（）4.对于某一种特定的土来说，压缩系数a1－2大小：（A）是常数（B）随竖向压力p增大而曲线增大（C）随竖向压力p增大而曲线减小（D）随竖向压力p增大而线性减小您的选项（）5.当土为超固结状态时，其先期固结压力ｐC与目前土的上覆压力ｐ1＝γh的关系为：（A）ｐC＞ｐ1（B）ｐC＜ｐ1（C）ｐC=ｐ1（D）ｐC=0您的选项（）6.根据超固结比OCR，可将沉积土层分类，当OCR ＜1时，土层属于：（A）超固结土（B）欠固结土（C）老固结土（D）正常固结土您的选项（）7.对某土体进行室内压缩试验，当法向应力p1＝100kPa时，测得孔隙比e1＝0.62，当法向应力p2＝200kPa时，测得孔隙比e2＝0.58，该土样的压缩系数a1－2、压缩模量E S1－2分别为：（A） 0.4MPa－1、4.05MPa（B）－0.4MPa－1、4.05MPa（C） 0.4MPa－1、3.95MPa（D）－0.4MPa－1、3.95MPa您的选项（）8.三个同一种类的土样，如果重度相同，含水量w不同，w甲＞w乙＞w丙，则三个土样的压缩性大小满足的关系为：（A）甲＞乙＞丙（B）甲＝乙＝丙（C）甲＜乙＜丙（D）甲＜丙＜乙您的选项（）第5章土的压缩性一、填空题1.高、0.5MPa－12.小、大3.低、高4.有侧限、无侧限二、名词解释1.土的压缩性：土体在压力作用下，体积减小的特性。

土力学第五章土的压缩性

天津城市建设学院土木系岩土教研室
5.2 固结试验及压缩性指标
土力学
5.2.1
固结试验和压缩曲线
5.2.2
土的压缩系数和压缩指数
5.2.3
土的压缩模量和体积压缩系数
5.2.4
回弹曲线和再压缩曲线
天津城市建设学院土木系岩土教研室
5.2.2
土的压缩系数和压缩指数
土力学
土的压缩系数：土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压力增量的比值，即e-p曲线中某一压力段的割线斜率。 e e0 利用单位压力增量所引起得孔 e1 e2 M1
e1 e2 斜率Cc lg p2 lg p1
e-lgp曲线后压力段接近直线，
其斜率Cc为：
e1 e2 Cc e / lg( p2 / p1 ) lg p2 lg p1
同压缩系数一样，压缩指数Cc 值越大，土的压缩性越高。低压缩性土的Cc值一般小于0.2， Cc值大于0.4为高压缩性土。
第5章土的压缩性
土力学
5.1
5.2 5.3 5.4 5.5
概述
固结试验及压缩性指标应力历史对压缩性的影响
土的变形模量
土的弹性模量
天津城市建设学院土木系岩土教研室
第5章土的压缩性
土力学
5.1
5.2 5.3 5.4 5.5
概述
固结试验及压缩性指标应力历史对压缩性的影响
土的变形模量
土的弹性模量
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第5章土的压缩性
土力学
5.1
5.2 5.3 5.4 5.5
概述
固结试验及压缩性指标应力历史对压缩性的影响
土的变形模量

土力学第五章-土的压缩性

压缩稳定状态和侧限条件
• 土的压缩稳定状态：指土体在压力作用下，压缩变形量达到最大值时的状态。
• 有侧限条件：土体侧向受到限制，受压前后的横截面积保持不变，则体积变化量实际上就是由土体厚度的变化引起。
• 无有侧限条件：土体侧向没有限制，土体可以侧向变形，受压后的横截面积发生变化。
土的压缩试验
与压力的变化成反比。
av

e1 e2 p2 p1

e p
• e-p曲线的斜率就是压缩系数av，随曲线不同点而变化，单位是kPa-1。
压缩定律(e-logp曲线)
• 土的压缩定律也可用e-lgp曲线的斜率来表示：
Cc

log
e1 e2 p2 log
p1
• e-lgp曲线的斜率就是压缩指数，它是一个基本不变的值。 • 压缩系数和压缩指数的关系：
就是反映孔隙比与垂直压力的关系曲线。分为两种：e-p曲线和e-lgp曲线。 • 特性：压缩曲线的陡缓程度反映了土体压缩性的大小。压缩曲线越陡，土体的压缩性越大；
压缩曲线越缓，土体的压缩性越小。
压缩定律(e-p曲线)
• 压缩定律：
就是反映压缩曲线的陡缓程度，它实际上就是压缩曲
线的斜率。在压力变化并不大时，土体孔隙比的变化
1）在e-lgp曲线上，找到曲率最大点； 2）过最大点作水平线和切线； 3）作水平线和切线的角平分线； 4）反向延长e-lgp曲线的直线段； 5）直线段与角平分线的交点所对应的压力就是所求的先期固结压力。
侧压力系数和侧膨胀系数
• 侧压力系数K0：指土体在有侧限条件下，水平方向的应力与垂直方向应力之比。
OCR pc p0
• 土的分类：超固结土(OCR>1) 正常固结土(OCR=1) 欠固结土(OCR<1)

第5章土的压缩性

A
e
C B
m
p
1 3 2
D
'(lg)19
§5 土的压缩性应力历史对压缩性的影响
二、初始(原始)压缩曲线
应力历史对粘土的压缩性具有较大的影响，而钻探取样获得土样经过扰动或应力释放，在实验室内得到的压缩曲线已经不能代表地基中现场压缩曲线，所以压缩曲线的起始段实际上是一条再压缩曲线。因此必须对室内固结试验所得的压缩曲线进行修正，得到符合原位土体压缩性的现场压缩曲线，由此计算得到的地基沉降才会更符合实际。
21
§5 土的压缩性应力历史对压缩性的影响
二、初始(原始)压缩曲线
若pc=p1，则试样是正常固结土，它的原始压缩曲线推求:
① 一般可假定取样过程中试样不发生体积变化，即试样的初始孔隙比e0就是它的原位孔隙比； ② 由e0 和 pc值，在e~logp坐标上定出b点，此即试样在原始压缩的起点； ③ 从纵轴坐标0.42 e0 处作一水平线交室内压缩曲线于c点,连接 bc即为所求的原始压缩曲线。

Es
x z
μ可由土力学试验中的三轴试验测定 μ一般＜0.5 ；∴β一般＜1 ；即β=0~1 故 E0 ＜ Es
29
§5 土的压缩性土的变形模量
一、浅层平板载荷试验及变形模量
变形模量（ E0 ）与压缩模量（ Es ）的关系
μ也可根据土的侧压力系数K0（三轴试验确定）
进行计算。
K0
a e e1 e2 p p2 p1
式中：a — 土的压缩系数，MPa-1； p1 — 地基某深度处土中竖向自重应力，MPa； p2 — 地基某深度处土中自重应力与附加应力之和，MPa； e1 — 相应于p1作用下压缩稳定后的孔隙比； e2 — 相应于p2作用下压缩稳定后的孔隙比。

土力学第5章土的压缩与固结

地下水位
持力层
下卧层
工程事故——建筑物倾斜、严重下沉、墙体开裂和地基断裂
地基变形值——沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜地基变形要求：地基变形值＜规范允许值
土具有变形特性
荷载作用
荷载大小
地基发生沉降一致沉降（沉降量）差异沉降（沉降差）
土的压缩特性地基厚度
建筑物上部结构产生附加应力
影响建筑物的安全和正常使用
a △ p s H 1 e1 △p s H Es
△e e1 e2 压缩系数 a △p △p
压缩模量 E S
1 e1 a
此三个公式都可以计算压缩量、沉降量
a △ p s H 1 e1
△p s H Es
F
填土
一层土的沉降量是这样计算，
地下水位
黏土
多层土的总沉降量如何计算呢？
工程实例墨西哥某宫殿存在问题：沉降2.2米，且左右两部分存在明显的沉降差。地基：20多米厚的黏土
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
基坑开挖，引起地面、阳台裂缝
修建新建筑物：引起原有建筑物开裂
高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除
47m
39
150 194 199 175 87
0.9 0.8 0.7 0.6 0
△e
△p
100
200 300 400
p (kPa)
为了便于应用和比较，通常采用压力间隔由 p1 100kPa 增加到 p 2 200kPa 时所得的压缩系数 a12 来评价土的压缩性。
（课本第77页）
压缩模量——是土在无侧向变形条件下，竖向应力与应变的比值。土的压缩模量可根据下式计算：

土力学第5章土的压缩性

e - logp曲线后段直线段的斜率 e1 - e 2 Cc = lg p 2 - lg p1 压缩指数C c 越大，土的压缩性越大。 C c < 0.2低压缩性土 C c > 0.4高压缩性土
Cc是无量纲系数，同压缩系数a一样，压缩指数Cc值越大，土的压缩性越高。虽然压缩系数a 和压缩指数C 都是反映土的压缩性指标，越高。虽然压缩系数 a 和压缩指数 C c 都是反映土的压缩性指标，但两者有所不同。前者随所取的初始压力及压力增量的大小而异，所不同。前者随所取的初始压力及压力增量的大小而异，而后者在较高的 13 压力范围内却是常量，不随压力而变。压力范围内却是常量，不随压力而变。
压缩指数：土的固结试验的结果也可以绘在半对数坐标上，即坐标横压缩指数：土的固结试验的结果也可以绘在半对数坐标上，用对数坐标，而纵轴e 用普通坐标，由此得到的压缩曲线称为e lgp曲轴 p 用对数坐标，而纵轴 e 用普通坐标，由此得到的压缩曲线称为 e ~ lgp 曲在较高的压力范围内， lgp曲线近似地为一直线曲线近似地为一直线，线。在较高的压力范围内， e ~ lgp 曲线近似地为一直线，可用直线的坡度 ——压缩指数来表示土的压缩性高低， ——压缩指数Cc来表示土的压缩性高低，即压缩指数C
3
5.2
土的压缩特性
一、土的压缩与固结在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的现象称为压缩。在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的现象称为压缩。压缩通常，土粒本身和孔隙水的压缩量可以忽略不计，在研究土的压缩通常，土粒本身和孔隙水的压缩量可以忽略不计，时，均认为土体压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果。均认为土体压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果。

土力学-第5章土的压缩性可编辑全文

以上理论关系，易受其他因素的影响：试样扰动、加荷速率、μ值精度
等。
变形模量和压缩模量的关系
第五章土的压缩性——土的弹性模量
土的弹性模量定义是：在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量
确定方法：
室内三轴仪进行的三轴压缩试验
无侧限压缩仪进行的单轴压缩试验
弹性模量>变形模量>压缩模量
土的弹性模量
高压缩性土
0.5
中压缩性土
0.1-0.5
低压缩性土
<0.1
第五章土的压缩性——固结试验及压缩性指标
e -P曲线
单向压缩试验的各种参数的关系
指标
a
mv
Es
a
1
mv(1+e0)
(1+e0)/Es
mv
a/(1+e0)
1
1/Es
Es
(1+e0)/a
1/mv
1
指标
第五章土的压缩性——固结试验及压缩性指标
即临塑压力。
第Ⅲ段为塑性变形阶段，pl为极限压力
旁压试验及变形模量
p0
pm pf
压力p(kPa)
pL
第五章土的压缩性——土的变形模量
旁压模量：
旁压试验的适用范围：
Ⅱ
Ⅲ
700
V(cm3)
0 + Δ
= 2(1 + )( +
)
2
Δ
Ⅰ
600
500
400
300
200
100
适用于碎石土、砂土、粉土、粘性土、
实，压缩性越小
沉积土的应力历史
第五章土的压缩性——应力历史对压缩性的影响

土力学_第5章(固结与压缩)

i第i层土的
压缩应变
z v
e e1 e2 1 e1 1 e1
z
取基底中心点下的附加应力进行计算，以基底中点的沉降代
表基础的平均沉降。理论上不够完备，缺乏统一理论；单向压缩分层总和法是一个半径验性方法；
B
计算步骤
①分层，按照下式进行分层
地面
hi 0.4B
•施加荷载 P，静置至变形稳定
•逐级加大荷载
•试验结果：p（σ'）-s-e（压力-压缩量-孔隙比）
•目的：获得土在不同压力作用下，孔隙比的变化规律。
p3 p2 p1
S
P
p
t
e0
e
s
Vv＝e0
H0 H0/(1+e0) H1 H1/(1+e) Vs＝1
Vv＝e Vs＝1
e1
e2
s2
s3
e3
s1
0
t
G (1 w0 ) w e0 ＝ s 1
M2
利用单位压力增量所引起孔隙比
改变表征土的压缩性高低（切线)
△e △p
a
de dp
在压缩曲线中，实际采用割线斜
（σ'）
p1 p2
率表示土的压缩性
a e e e2 ＝ 1 p p2 p1
8
p
e-p曲线
侧限压缩试验--压缩性指标
（1）压缩系数a
压缩系数 a
e e e2 ＝ 1 p p2 p1
（2）压缩模量Es
土在侧限条件下竖向压应力与竖向应变的比值，或称为侧限压缩模量
e
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 100
Es
z

土力学与基础工程-第五章土的压缩性

Cu pc 0.11 0.0037 I p
C 式中， u -土的不排水剪抗剪强度，kpa, I p-塑性指数

第三节地基最终变形计算
一单向分层总和法
1.基本假设

地基是均质、各向同性的半无限线性变形体，可按弹性理论计算土中应力。为了弥补假定在压力作用下，地基土不产生侧向变所引起误差，取形，可采用侧限条件下的压缩性指标。基底中心点下的
a12 / MPa
1
0.5 高压缩性
中压缩性
(2)土的压缩指数
e1 e2 Cc e / log( p2 / p1 ) log p2 log p1
(3)土的压缩模量
e1 e2 推导：H H1 1 e1
e ap
ap H H1 1 e1
Es p 1 e1 H / H 1 a
pc p0
pc p0
OCR<1：欠固结
相同 p0 时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小
e
e
e
p
p
p0 pc p c p0
p
z z p0 pc OCR 1
正常固结状态
pc p0 OCR 1
pc p0 OCR 1
超固结状态
欠固结状态
先期固结压力 pc 的确定
dt时段内：
孔隙体积的变化＝流出的水量
q q qdxdydz q dz dxdydz dxdydzdt z z Vv e 1 e dxdydz dt dxdydzdt t t 1 e 1 e t
系数）
k0

1
( 土的泊松比）

土力学第5章土的压缩性

E
固结沉降Sc ：饱和与接近饱和的粘性土在荷载作用下，随着超静孔隙水压力的消散，土中孔隙水的排出，土骨架产生变形所造成的沉降(固结压密)。固结沉降速率取决于孔隙水的排出速率。
次固结沉降Ss：主固结过程(超静孔隙水压力消散过程)结束后，在有效应力不变的情况下，土的骨架仍随时间继续发生变形。这种变形的速率已与孔隙水排出的速率无关（土的体积变化速率），而是取决于土骨架本身的蠕变性质。次固结沉降既包括剪应变，也包括体积变化。
缩性如下：
0.1 低压缩性
a12 / MPa 1 中压缩性
0.5 高压缩性
2.土的压缩指数
Cc

log
e1 e2 p2 log
p1

e / log(
p2
/
p1 )
Cc 是无量纲系数，同压
缩系数一样，压缩指数越大，土的压缩性越高。虽然压缩系数和压缩指数都是反映土的压缩性指标，但两者有所不同。前者随所取的初始压力及压力增量的大小而异，而后者在较高的压力范围内却是常量，不随压力而变。
② 0.42e0时，土样不受到扰动影响。
e
e0 B
0.42e0
C
推定：
① 确定先期固结压力σp ② 过e0 作水平线与σp作用线交于B。由假定① 知，B点必然位于原状土的初始压缩曲线上；
③ 以0.42e0 在压缩曲线上确定C点，由假定② 知，C点也位于原状土的初始压缩曲线上；
④ 通过B、C两点的直线即为所求的原位压缩曲线。
第二节地基的最终沉降量
分层总和法规范法考虑不同变形阶段的地基沉降计算方法
可压缩层不可压缩层
p
t
σz=p

土力学_柳厚祥_第五章土的压缩性与沉降计算

第五章土的压缩性与沉降计算§ 5.1 基本概念一、地基土在上部结构荷载作用下产生应力和变形⎩⎨⎧→→形状变形（剪破）体积变形（不破坏）zx yz xy z y x τττσσσ,,,,地基的竖直方向变形即为沉降三相土受力后的变形包括⎩⎨⎧排出土孔隙中的水和空气的，相互挤紧）土颗粒压缩（重新排列土体积减小的过程土体压缩性：指的是在压力作用下体积减小过程的特性，包括两个方面：1． 1．压缩变形量的绝对大小（沉降量大） 2． 2．压缩变形随时间的变化（固结问题）一、一、工程意义地基的沉降有均匀沉降与不均匀沉降1． 1．均匀沉降对路桥工程的上部结构危害较小，但过量的均匀沉降也会导致路面标高的降低，桥下净空的减小而影响正常的使用。

2． 2．不均匀沉降则会造成路堤的开裂，路面不平，超静定结构，桥梁产生较大的附加应力等工程问题，甚至影响其正常使用。

沉降计算是地基基础验算的重要内容，也是土力学的重要课题之一§5.2 研究土体压缩性的方法及变形指标一、一、压缩试验与压缩性规律土体积的变小是孔隙体积变小的结果，研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法称为压缩试验。

对一般工程情况来说，或在压缩土层厚度比荷载面宽度小很多的情况下常用侧限压缩试验来研究土的压缩性。

试验室用以进行土的侧限压缩试验的仪器称为压缩仪（固结仪），如图5-1 所示透水石以便土中水的排出传压活塞向土样施加压力。

由于环刀所限，增压或减压是土样只能在铅直方向产生压缩或回胀，而不可能产生侧向变形，故称为侧限压缩试验。

试验采用压缩仪进行压缩试验是研究土的压缩性最基本的方法，有上述已知，试样土粒本身体积是假定不变的，即()112211211,11,e h he e h e h v v s s +∆=∆+=+=，因此，试样在各级压力pi 作用下的变形，常用孔隙比e 的变化来表示。

（一）e-p 曲线的表示方法如右图所示е0a 曲线为压缩曲线 ab 曲线为减压曲线 ba’为才压缩曲线当在压的压力超过试样所曾经受过的最大压力后，其e-p 曲线很快就和压缩曲线的延长线重合如图a’c 所示。

土力学-土的压缩性及地基沉降

（1）压缩系数 coefficient of compressibility
单向压缩（完全侧限）时，单位竖向压力增量产生的孔隙比减小量。
av e0 e 1 p1 p 0

e1 e 0 p1 p 0

e p
（MPa-1）
e
问题：对同一种土，压缩系数是否为常数？
• 标准压缩系数a1-2
欠固结土： pc<p0。 under consolidated clay 土层压缩尚未完成。超固结土： pc>p0。 over consolidated clay 以前承受过更大的固结压力。
p0 h
pc p0
过去地表（超固结）
当前地表（正常固结）
过去地表（欠固结）
h
超固结比 over consolidation ration
膨胀指数 swelling index
Cs
e1 e 2 lg p 2 p 1
（回弹曲线）
4. 应力历史对黏性土压缩性的影响
（1）原状土样压缩曲线的特征
e
再加载从土层中取出（卸载）
土样在自重应力作用下的压缩过程
试验加载
卸载
平缓段
直线段
lg p
p c 先期固结压力
自重应力
问题：为什么原状黏性土的压缩曲线会呈现出平缓段和直线段？
n
黏土
s
s
i 1
粉质黏土
7 8
9 自重应力 q z 附加应力
z
8 9
i
4. 计算内容
（1）分层 hi 0 .4 b • 为什么要分层？ a. 应力随深度变化。（包括自重应力和附加应力） b. 压缩性随深度变化：不同深度土层类型的不同；土的压缩性与其应力状态有关，因此即使同一种土，不同深度的压缩性也不同。

土的压缩性

1.1压缩试验和压缩曲线
1.土的压缩试验
图3-1 固结仪的压缩容器1.土的压缩试验
1.1压缩试验和压缩曲线
2.压缩曲线图3-2 压缩试验中土样孔隙比变化
1.1压缩试验和压缩曲线
2.压缩曲线图3-3 土的压缩曲线
1.1压缩试验和压缩曲线
1.2压缩性指标
2.压缩指数Cc
图3-4 e-lgp曲线
1.2压缩性指标
Hale Waihona Puke 3.压缩模量Es土在完全侧限条件下，竖向附加应力与相应的应变
变化量的比值即为压缩模量Es，单位为MPa。设土样在 p1、p2作用下变形达到稳定时的高度分别为H1、H2，则应力变化Δp=p2－p1，应变ΔH=H2－H1，应变变化量为ΔH/H1，根据定义压缩模量Es可表示为
土力学与地基基础
1.土的压缩试验
土的室内压缩试验是用侧限压缩仪（又称固结仪）来进行的，亦称土的侧限压缩试验或固结试验（具体可见“土工试验指导”部分）。如图3-1所示，试验时，将切有土样的环刀置于刚性护环中，由于金属环刀及刚性护环的限制，土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。土样上下各垫一块透水石，受压后土中的水可以自由排出。压缩过程中竖向压力通过刚性板施加给土样，土样产生的压缩量可通过百分表量测，进而可得到土的孔隙比e与压力p的关系曲线。
1.2压缩性指标
4.变形模量E0
土体在无侧向约束条件下，竖向附加应力与竖向应变的比值称为土的变形模量，单位为MPa，其大小可根据室内侧限压缩试验得到的压缩模量 Es推得，其公式为
1.2压缩性指标
土力学与地基基础

土力学第五章土压缩性与地基沉降计算

土的压缩性的有关概念
为了保证建筑物的安全和正常使用，地基的最大
沉降量和沉降差都必须控制在一定的范围之内。
建筑物地基沉降的研究内容：
绝对沉降量的大小
沉降与时间的关系
第一节土的压缩性试验及压缩性指标
一、室内压缩试验及压缩模量
室内侧限压缩试验（固结试验）
百分表压缩容器
支架
加压设备
pc OCR p0
土的固结状态的划分
正常固结土：
土层的自重应力等于前期固结压力，OCR = 1；
超固结土：
土层的自重应力小于前期固结压力，OCR > 1；
欠固结土：
土层的自重应力大于前期固结压力，OCR < 1。
二、现场载荷试验及变形模量
载荷试验装置
堆重平台反力法
地锚反力架法
室内压缩试验与现场载荷试验的比较
地基是均质的、各向同性的线弹性半无限连续体；
基础整个底面和地基土体一直保持接触。
集中荷载作用下地表沉降
Q 1
2 2 2
s

2
E x y
Q 1

Er
完全柔性基础沉降
均布荷载作用下矩形完全柔性基础下任意点沉降：
1 so obp0 E
2
中点沉降影响系数， l/b的函数，表5-3
高压缩性土 Cc > 0.4
土的回弹曲线和再压缩曲线
回弹曲线与初始压
缩曲线并不重合；土样中有残留的塑性变形（残余变形），但也有恢复的弹性变形；
超过卸载点后，再
压力完全卸除以后，
压缩曲线就像是初始压缩曲线的延长线。
e～p 曲线

土力学课件(5土的压缩性)

A e C m B 1 3 2 D σp
σ'(lg)
5 土的压缩性
5.3 应力历史对压缩性的影响
5.3.2 现场原始压缩曲线及压缩性指标（详见P125-127）详见P125-127） P125
自学
5 土的压缩性
5.4 土的变形模量
5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量浅层平板载荷实验及变形模量变形模量—土体在无侧限条件下土体在无侧限条件下，变形模量土体在无侧限条件下，竖向应力与竖向应变的比值。竖向应变的比值。试验设备加荷稳定装置反力装置观测装置
第五章
土的压缩性
5 土的压缩性
5.1 概述
自重应力压缩稳定附加应力导致地基土体变形
体积变形
本章讨论重点
由正应力引起，会使土的体积缩小压密，由正应力引起，会使土的体积缩小压密，不会导致土体破坏
形状变形
形状变形主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时，形状变形主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时，土体将产生剪切破坏，此时的变形将不断发展。土体将产生剪切破坏，此时的变形将不断发展。通常在地基中是不允许发生大范围剪切破坏的。基中是不允许发生大范围剪切破坏的。
回弹指数c 回弹指数 e 回弹模量E 回弹模量 e
Ce << Cc ，一般Ce≈0.1-0.2Cc 一般
土的压缩变形由弹性变形和残余变形两部分组成，其中以残余变形为主。
5 土的压缩性
5.3 应力历史对压缩性的影响沉积土（ 5.3.1 沉积土（层）的应力历史先期固结压力：指有效应力）先期固结压力：历史上所经受到的最大压力σp（指有效应力） σs= γz：自重压力： σp= σs：正常固结土 σp> σs：超固结土 σp< σs：欠固结土

土力学————土的压缩性

p1 p2 e-p曲线
在压缩曲线中，实际采用割线斜率表示土的压缩性
《规范》用p1＝100kPa、 p2＝200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性

a1-2＜0.1MPa-1低压缩性土 0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中压缩性土 a1-2≥0.5MPa-1高压缩性土
e e1 e2 a ＝ p p2 p1
p
增压前使压缩稳定的压力强度，一般指地基中 1 原有的竖向自重应力，mpa 增压后使试样所受的压力强度，一般指地基某深处自重应力与附加应力之和，mpa
2
p
1
2
e , e 增压前后p1，p2作用下压缩稳定的空隙比。
0.1mpa a0.10.2
0.1Mpa
0.5 mpa 0.10.2
1

• p----直线段的荷载强度，kpa； • s—相应于p的荷载板下沉量;
• 土的泊松比，砂土可取0.2~0.25,黏性土可取0.25~0.45; •
沉降影响系数，对刚性荷载板取 =0,88（方形
板）， =0.79（圆形板）。
• 变形模量与压缩模量之间的关系
Es E0
0
e e0
曲线A 曲线B 曲线A压缩性＞曲线B压缩性
e
p
p
• 二、压缩性指标
e-p曲线
压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标

1.压缩系数a 2.压缩模量Es 3.变形模量E0
• 2.e-p曲线研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律
p
s