《土的压缩与固结》PPT课件

的压缩性指标。室内固结试验的主要装置为固结仪，如图4－1所示。
用这种仪器进行试验时，由于刚性护 环所限，试样只能在竖向产生压缩， 而不能产生侧向变形，故称为单向固 结试验或侧限固结试验。
压缩与固结
土的压缩变形常用孔隙比e的变化来表示。 根据固结试验的结果可建立压力p与相应的稳 定孔隙比的关系曲线，称为土的压缩曲线。
100－500
松砂
10000－20000
500－4000
密实砂
50000－80000
4000－8000 密实砂砾石 100000－200000
8000－15000
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第四章 土的压缩与固结
（五）应力历史对粘性土压缩性的影响 所谓应力历史，就是土体在历史上曾经受到过的应力状态。 固结应力是指能够使土体产生固结或压缩的应力。就地基土而言，能够 使土体产生固结或压缩的应力主要有两种：其一是土的自重应力；其二 是外荷在地基内部引起的附加应力。 我们把土在历史上曾受到过的最大有效应力称为前期固结应力，以pc表 示；而把前期固结应力与现有有效应力poˊ之比定义为超固结比，以OCR 表示，即OCR=pc/ poˊ。对于天然土，当OCR＞1时，该土是超固结土； 当OCR=1时，则为正常固结土。如果土在自重应力po作用下尚未完全固 结，则其现有有效应力poˊ小于现有固结应力po，即poˊ＜ po，这种土称为 欠固结土。
第四章 土的压缩与固结
4-1 概 述
如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本身的自重应 力，而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的附加应力作 用，这都将导致地基土体的变形。 土体变形可分为：体积变形和形状变形。 本章只讨论由正应力引起的体积变形，即由于外荷载导致地基内正应力 增加，使得土体体积缩小。 在附加应力作用下，地基土将产生体积缩小，从而引起建筑物基础的竖 直方向的位移（或下沉）称为沉降。 为什么研究沉降？ 基础的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响上部建筑物的正常 使用，甚至会危及建筑物的安全。
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第四章 土的压缩与固结
（四）其它压缩性指标 广义虎克定律： 泊松比：0.3~0.4，饱和土在不排水条件下接近0.5 变形模量与压缩模量之间的关系：
E Es1122
变形模量
土的类型 泥炭 塑性粘土 硬塑粘土 较硬粘土
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变形模量(kPa) 土的类型 变形模量(kPa)
压缩曲线可以按两种方式绘制，一种是按普 通直角坐标绘制的e~p曲线；另一种是用半 对数直角坐标绘制的e~lgp曲线。
同一种土的孔隙比并不是固定不变的，所谓 的稳定也只是指附加应力完全转化为有效应 力而言的。 岩土工程研究所
荷载率，固结稳5 定
第四章 土的压缩与固结
（二）压缩系数 压缩曲线反映了土受压后的压缩特性。 我们可以用单位压力增量所引起的孔隙比改变，即压缩曲线的割线的 坡度来表征土的压缩性高低。
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4-2 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。 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 时，均认为土体压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果。 土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。
在三维应力边界条件下，饱和土体地基受荷载作用后产生的总沉降 量St可以看作由三部分组成：瞬时沉降Si、主固结沉降Sc、次固结 沉降Ss，即
当av＜0.1MPa-1时 当0.1MPa -1 ≤ av＜0.5MPa -1时 当av ≥0.5MPa -1时
属低压缩性土 属中压缩性土 属高压缩性土
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（三）压缩指数与回弹再压缩曲线 土的固结试验的结果也可以绘在半对数坐标上，即坐标横轴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Cc来表示土的压缩性高低，即
式中：e1，e2分别为p1，p2所对应的 孔隙比。
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虽然压缩系数和压缩指数都是反映土的压缩性的指标，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 压力范围内是常数。 为了研究土的卸载回弹和再压缩的特性，可以进行卸荷和再加荷的固 结试验。
在荷载作用下饱和土体中孔隙水的排出导致土体体积随时间逐渐缩 小，有效应力逐渐增加，这一过程称为主固结，也就是通常所指的 固结。它占了总沉降的主要部分。
土体在主固结沉降完成之后在有效应力不变的情况下还会随着时间 的增长进一步产生沉降，这就是次固结沉降。
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二、土的压缩性指标 （一）室内固结试验与压缩曲线 为了研究土的压缩特性，通常可在试验室内进行固结试验，从而测定土
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（四）其它压缩性指标 除了压缩系数和压缩指数之外，还常用到体积压缩系数ms、压缩模量Es 和变形模量等。 体积压缩系数ms定义为土体在单位应力作用下单位体积的体积变化，其 大小等于av /(1+e1)，其中，e1为初始孔隙比。 压缩模量Es定义为土体在无侧向变形条件下，竖向应力与竖向应变之比 ，其大小等于1/mv，即Es=σz /εz 。 Es的大小反映了土体在单向压缩条件 下对压缩变形的抵抗能力。 变形模量E表示土体在无侧限条件下应力与应变之比，相当于理想弹性体 的弹性模量，但是由于土体不是理想弹性体，故称为变形模量。E的大小 反映了土体抵抗弹塑性变形的能力。
式中：av称为压缩系数，即割线 M1M2的坡度，以kPa-1或MPa-1计。 e1， e2为p1，p2相对应的孔隙比。
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压缩系数av是表征土压缩性的重要指标之一。 在工程中，习惯上采用100kPa和200kPa范围的压缩系数来衡量土的 压缩性高低。 我国的《建筑地基基础设计规范》按av的大小，划分地基土的压缩性。
St=Si+Sc+Ss
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瞬时沉降是指在加荷后立即发生的沉降。对于饱和粘土来说，由于 在很短的时间内，孔隙中的水来不及排出，加之土体中的水和土粒 是不可压缩的，因而瞬时沉降是在没有体积变形的条件下发生的， 它主要是由于土体的侧向变形引起的，是形状变形。如果饱和土体 处于无侧向变形条件下，则可以认为Si=0。