土力学：土的压缩性

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5.3 应力历史对压缩性的影响
5.3.1 沉积土的应力历史
（1）前期固结压力 pc 历史上经受过的最大竖向有效应力。 (2) 超固结比
OCR pc p1
其中， p1 为现有覆盖土重。 利用OCR将土分为三种不同的状态。尤其注意对欠固结土的解释。 (3)卡萨格兰德法确定前期固结压力
Es Δp Δ z
（4~15）
2、压缩模量与压缩系数、体积压缩系数
Es Δp p p1 2 Δ z ΔH / H1 ΔH e1 e2 H1 1 e1
z
Es
( p2 p1 )(1 e1 ) 1 e1 e1 e2 a
mv 1/ Es a /(1 e1 )
弹性模量 E 定义为无侧限条件下压缩，应力与弹性应变之比。 （1）通过卸荷再加荷试验确定
（2）或者与土的不排水三轴压缩试验相联系：
E (250 500)(1 3 )f
1 3 f －不排水压缩试验土样破坏时的主应力差。
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5.1 概述
1、土具有压缩性； 2、土体压缩性构成：
（1）水的压缩；（2）土颗粒的压缩；（3）孔隙体积的减小。 前两项可忽略不计。对于饱和土，压缩即孔隙体积减小，完全 是由孔隙水排出土体引起的。
3、固结； 4、压缩性指标（室内与原位测试）
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5.2 固结试验及压缩性指标
土的压缩性
基本要求：
掌握室内固结试验e-p曲线和e-lgp曲线测定土体的压缩指 标，应力历史对土的压缩性的影响； 熟悉现场载荷试验测土的变形模量；
了解室内三轴试验测土体的变形模量。
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本章内容

5.1 概述 5.2 固结试验及压缩指标 5.3 应力历史对土的压缩性的影响 5.4 土的变形模量 5.5 土的弹性模量
1 e0 1 ei H0 H i ΔH i
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ei e0
ΔH i (1 e0 ) H0
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（3）成果表示 绘制曲线e-p 和e-lgp曲线
根据曲线陡缓可判别压缩性的高低。
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5.2.2 压缩系数和压缩指数
1、压缩系数
a
1
de Δe e1 e2 tan dp Δp p2 p1
Es Δp z Δ z z
z
z
Es
由于无侧向膨胀，根据广义虎克定律可得：
x
1 1 K 0 z K 0 z z 0 ( x y z ) E0 E0
K0

1
E0 为在无侧限条件下，土体的应力（增量）与应变之比，根据广义 虎克定律，有：
z
1 1 1 2K 0 z ( z Es
1 2K 0
1 1 2
1
一般 E0 是 Es 的几倍，土越硬倍数越大，软土则接近此关系。
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5.5 土的弹性模量
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5.3.2 现场原始压缩曲线及压缩指标
p1
pc
0.42e0
压缩指数 Cc 与回弹指数Ce
正常固结土
超固结土
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3.3变形模量（现场）
5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量
变形模量的概念
（1）试验过程； （2）试验结果p-s曲线； （3）E0 计算： 均布荷载下的地表弹性沉降
式中 I 1 与 I 2 分别为与承压板深度 z 和土的泊松比 有关的修正系数。
5.4.3 旁压试验及变形模量（旁压模量）
V0 V f E m 21 Vc 2
p V
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5.4.4 变形模量与压缩模量的关系
压缩模量 E s 为侧限条件下的应力（增量）与应变之比：
a 为压缩系数， MPa
2、压缩指数
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。用 a1 2 评价土的压缩性的大小。（0.1~0.5）
Cc e1 e2 e / lg( p2 / p1 ) lg p2 lg p1
（0.2~0.4）
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5.2.3 压缩模量和体积压缩系数
1、压缩模量
定义：土在侧限条件下，应力增量与相应应变的比值。
mv 物理意义：单位荷载（附加应力）作用下引起的土体应变。
总结4个压缩指标。
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3、侧限压缩变形量
ΔH s e1 e2 Δp aΔp H1 H1 mv ΔpH1 H1 1 e1 Es 1 e1
5.2.4 回弹曲线与再压缩曲线
回弹曲线、再压缩曲线。 弹性变形和塑性变形的概念。
5.2.1 固结试验和压缩曲线
（1）固结试验过程
侧限，分级加荷 pi ，测定压缩稳定后的孔隙比 ei 。
土样
（2） e i 推导
设初始压力 p0、高度为 H 0、孔隙比为 e0 ， Vs 1 ；在 pi p0 Δp 作用下压缩稳定 后的高度为 H i ，孔隙比为 e i ，Vs 1 不变。 稳定压缩量为 ΔH i H 0 H i 。根据压缩前后 的截面各不变，有：
1 2 s bp E0
堆重
钢梁 千斤顶
木垛 百分表
承压板
故通过现场载荷试验确定变形模量
E0 (1 2 )bp1 / s1
关于 及
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p1 的说明。
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5.4.2 深层平板载荷试验及变形模量
E0 0.785I1 I 2 (1 2 )dp1 / s1