第5章土的压缩性图文课件
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土的压缩性剖析PPT课件
v k h ki L
qvAkiA
.
41
v ki ib
v
v
v ki
v
vcr
vc i
o 砂土
o
o v ki
i
ib 密实粘土 i
i 砾土
.
42
渗透系数的测定
常水头试验法
室内试验测定方法
变水头试验法
野外试验测定方法 井孔抽水试验
井孔注水试验
.
43
渗透变形的形式 流土：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动 而流失的现象。它主要发生在地基或土坝下游渗流溢出处。
的体积变化。
mV
V pV
1 e1 1 e2 p 1 e1
e1 e2 e 1
p 1 e1 p 1 e1
av
1 e1
p
孔隙 土粒
体积
e1 1+e1 e2 1+e2
1
.
25
2.1.2.4 变形模量
变形模量E ：土体在无侧限条件下应力与应变之比。
E z
z
广义虎克定律
S1 ave1pHm vpHE 1spH
.
32
三、分层总和法
计算地基的沉降时，在地 基可能产生压缩的土层深度内， 按土的特性和应力状态的变化将 地基分为若干（n）层，假定每 一分层土质均匀且应力沿厚度均 匀分布，然后对每一分层分别计 算其压缩量Si，最后将各分层的 压缩量总和起来，即得地基表面 的最终沉降量S，这种方法称为 分层总和法。
.
48
三、饱和土的一维固结理论 基本假定：
V 0 H 0 A V S V V 0 V S e 0 V S V S ( 1 e 0 )
qvAkiA
.
41
v ki ib
v
v
v ki
v
vcr
vc i
o 砂土
o
o v ki
i
ib 密实粘土 i
i 砾土
.
42
渗透系数的测定
常水头试验法
室内试验测定方法
变水头试验法
野外试验测定方法 井孔抽水试验
井孔注水试验
.
43
渗透变形的形式 流土：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动 而流失的现象。它主要发生在地基或土坝下游渗流溢出处。
的体积变化。
mV
V pV
1 e1 1 e2 p 1 e1
e1 e2 e 1
p 1 e1 p 1 e1
av
1 e1
p
孔隙 土粒
体积
e1 1+e1 e2 1+e2
1
.
25
2.1.2.4 变形模量
变形模量E ：土体在无侧限条件下应力与应变之比。
E z
z
广义虎克定律
S1 ave1pHm vpHE 1spH
.
32
三、分层总和法
计算地基的沉降时，在地 基可能产生压缩的土层深度内， 按土的特性和应力状态的变化将 地基分为若干（n）层，假定每 一分层土质均匀且应力沿厚度均 匀分布，然后对每一分层分别计 算其压缩量Si，最后将各分层的 压缩量总和起来，即得地基表面 的最终沉降量S，这种方法称为 分层总和法。
.
48
三、饱和土的一维固结理论 基本假定：
V 0 H 0 A V S V V 0 V S e 0 V S V S ( 1 e 0 )
土的压缩性
压缩系数
土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比
值e
e0
利用单位压力增量所
e1 △e M1
e2
△p
M2
p1e-p曲线p2
引起得孔隙比改变表 征土的压缩性高低
a de dp
p
在压缩曲线中，实 际采用割线斜率表 示土的压缩性
ae＝e1 e2 p p2 p113
《规范》用p1＝100kPa、 p2＝200kPa
3
饱和土
土的固结（压密）
土的压缩量随时间增长的过程 在 外力作用下，孔隙水排出，土体密实，土 的抗剪强度提高
粘性土固结问题
实质是研究孔隙水压力消散 有效应力增长的全过程理论问题4
室内压缩（固结）试验 土的压缩性指标由
现场测试
5
§ 5.2固结试验及压缩性指标
研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称 固结试验
体积压缩系数m v 土在侧限条件下体积应变与竖向附加压应力增量的比值
m v=
e1-e2
H
1+e1 p
=
H1 P
m v=
1
a
=
ES
1+e1
m v越大土的压缩性越高
20
5.2.4回弹曲线和再压缩曲线
e
e
e0 a
残余 变形 ep
压缩曲线
c
弹性 变形
ee
再压缩曲线 b
回弹曲线
d
H0 H0/(1+e0)
8
Vv＝e0 Vs＝1
H1
s
p Vv＝e Vs＝1
H0 - H1＝s
H1/(1+e)
H0 H0/(1+e0)
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
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
土的压缩性教学课件PPT
土的压缩性评价指标: 压缩系数； 压缩指数； 压缩模量； 体积压缩系数； 变形模量
5.2 固结试验及压缩性指标
仪器设备
固结仪
5.2 固结试验及压缩性指标
固结容器简图
注意：土样在 竖直压力作 用下，由于 环刀和刚性 护环的限制， 只产生竖向 压缩，不产 生侧向变形
5.2 固结试验及压缩性指标
基本原理
第5章 土的压缩性
主要内容
§5.2 土的固结试验及压缩性指标 §5.3 应力历史对土压缩性的影响 §5.4 土的变形模量 §5.5 土的弹性模量
5.1 概述
土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性
体积缩小的原因： (1)固体颗粒的压缩 (2)土中水的压缩； (3)孔隙水和孔隙气体的排出
5.1 概述
ei
e0
H i H0
(1
e0 )
H0 Hi
Hi
A
i
Hi H0
e0 ei 1 e0
5.2 固结试验及压缩性指标
操作步骤
（1）制备环刀样； （2）将环刀样装入固结容器内; （3）将装有环刀样的固结容器推入固结仪加压框内； （4）安装百分表并调零 （5）加荷。按50、100、200、400、800、1600（kpa) 加荷， 每级荷重加上60分钟时，记百分表读数一次，然后加下一级 荷载，依些类推，直到第四级荷载施加完毕为止。 （6）最后一级荷载，除加载60分钟测读一次百分表外，作 用24小时还需读一次数。
沉积土层的应力历史
5.3 应力历史对压缩性的影响
沉积土层的应力历史
OCR Pc P1
压缩至 稳定
新近沉积的黏性土、 人工填土
未压缩至稳定
5.2 固结试验及压缩性指标
仪器设备
固结仪
5.2 固结试验及压缩性指标
固结容器简图
注意：土样在 竖直压力作 用下，由于 环刀和刚性 护环的限制， 只产生竖向 压缩，不产 生侧向变形
5.2 固结试验及压缩性指标
基本原理
第5章 土的压缩性
主要内容
§5.2 土的固结试验及压缩性指标 §5.3 应力历史对土压缩性的影响 §5.4 土的变形模量 §5.5 土的弹性模量
5.1 概述
土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性
体积缩小的原因： (1)固体颗粒的压缩 (2)土中水的压缩； (3)孔隙水和孔隙气体的排出
5.1 概述
ei
e0
H i H0
(1
e0 )
H0 Hi
Hi
A
i
Hi H0
e0 ei 1 e0
5.2 固结试验及压缩性指标
操作步骤
（1）制备环刀样； （2）将环刀样装入固结容器内; （3）将装有环刀样的固结容器推入固结仪加压框内； （4）安装百分表并调零 （5）加荷。按50、100、200、400、800、1600（kpa) 加荷， 每级荷重加上60分钟时，记百分表读数一次，然后加下一级 荷载，依些类推，直到第四级荷载施加完毕为止。 （6）最后一级荷载，除加载60分钟测读一次百分表外，作 用24小时还需读一次数。
沉积土层的应力历史
5.3 应力历史对压缩性的影响
沉积土层的应力历史
OCR Pc P1
压缩至 稳定
新近沉积的黏性土、 人工填土
未压缩至稳定
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
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
5土的压缩性和地基沉降计算PPT课件
应的荷载为p1,对低压缩性土取s1=（0.01~0.015）b及
其对应的荷载为p1
26
单向压缩试验指标汇总
27
单向压缩试验的各种参数的关系
已知
求解
av
av
——
mv
av /(1+e1)
Es
(1+e1)/ av
mv
mv(1+e1) —— 1/mv
Es
(1+e1)/Es 1/Es ——
28
三. 应力历史对粘性土压缩性的影响
23
现场荷载试验和变形模量
原位测试方法适用于： 地基土为粉、细砂、软土，取原状土样困难。 国家一级工程、规模大或建筑物对沉降有严格要求的工
程。 原位测试方法包括：
载荷试验、静力触探试验、旁压试验等
24
反压重物
反力梁 千斤顶 百分表
荷载板 基准梁
25
E0
(12)
p1b s1
P-s线无直线段时，中高压缩性土取s1=0.02b及其对
e p
1
1 e1
孔隙
a
1 e1
土粒
体积
e1 1+e1 e2 1+e2
1
19
（2）压缩模量Es ：为土体在无侧向变形条件下，竖向应力
与竖向应变之比。
E
s
z z
p e
1 e1
1 e1 a
1 mv
z
孔隙 土粒
体积
e1 1+e1 e2 1+e2
1
说明：土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比， Es愈大， a愈小，土的压缩性愈低
压缩量的组成
固体颗粒的压缩 土中水的压缩
5 土力学(compression)土的压缩性
§5.2固结试验及压缩性指标 一、e - σ′曲线
e1 e2 a -1 -1 p2 p1 压缩系数，KPa ，MPa
e
1.0 0.9
e a '
自重 e1 自重+附加应力 e2 e
0.8
0.7 0.6 0
' 压缩模量,KPa ,MPa Es z （侧限变形模量）
35
lg '
§5土的压缩性
§5.4 5.3 土的变形模量 一维压缩性及其指标 四、原位压缩曲线及原位再压缩曲线 四、一、现场载荷试验
目的：1. 测试地基承载力； 2. 测试地基土变形模量； 3. 研究黄土的湿陷特性。 材料：千斤顶式载荷架（图4-8， 教科书p.97） 观测：1.时间间隔 (p.97) 2.终止加载判别标准 (p.97)
加压设备：杠杆比例1:10 变形测量设备
支架
加 压 设 备
18
§5土的压缩性
一、侧限压缩试验 1、试验方法
•施加荷载，静置至变形稳定 •逐级加大荷载 试验结果： 测定： 轴向应力 轴向变形
§5.2固结试验及压缩性指标
百分表 P3 传压板 水槽
P
P1
P2
e0
e s
e1 s1 e2 s2 s3 e3
§5.2固结试验及压缩性指标
一、e - σ′曲线
e
1.0 0.9 0.8
P
P1 0 100 200 300 400
0.7
0.6
P2
P3
'(kPa )
e0
e s
e1 s1 e2 s2 s3 e3
t
ei e0 (1 e0 )Si / H0
t
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
土力学课件2011-5-土的压缩性参考幻灯片
现场载荷试验和其他原位测试与室内试验 比较，可以避免钻探、搬运和室内操作的 土样受到应力释放和扰动。
3
主要内容
先介绍室内固结试验及压缩性指标，包括 应力历史对土的压缩性的影响，
再介绍现场载荷试验测定土的变形模量， 最后介绍室内三轴压缩试验测定土的弹性
模量。
4
掌握
掌握室内固结试验e-p曲线和e-lgp曲线测 定土的压缩性指标；
H1/(1+e)
H0 H0/(1+e0)
土粒高度在受
H0 H1
压前后不变
1 e0 1 e
整理
ee0
s H0
(1e0)
其中
e0＝Gs(1w 0 0)w 1
根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线，
为压缩曲线
10
5 土的压缩性 5.2 固结实验及压缩性指标 5.2.1 固结试验和压缩曲线
现场压缩曲线的推求
正常固结土
超固结土
22
现场压缩曲线的推求
e
e0
D
B
现场压缩曲线
A
1
3
2
0.42e0
C 前期固结应力Pc
p(lg)
23
现场压缩曲线的推求
e e0
现场再压缩曲 线
D’
D
B
A
1
3
E
F
2
现场压缩曲线
0.42e0 p0
C 前期固结应力Pc
p(lg)
24
5 土的压缩性
5.4 土的变形模量
18
5 土的压缩性 5.2 固结实验及压缩性指标 5.2.4 回弹曲线和再压缩曲线
2.土的本构模型
1 3 f 1
3
主要内容
先介绍室内固结试验及压缩性指标，包括 应力历史对土的压缩性的影响，
再介绍现场载荷试验测定土的变形模量， 最后介绍室内三轴压缩试验测定土的弹性
模量。
4
掌握
掌握室内固结试验e-p曲线和e-lgp曲线测 定土的压缩性指标；
H1/(1+e)
H0 H0/(1+e0)
土粒高度在受
H0 H1
压前后不变
1 e0 1 e
整理
ee0
s H0
(1e0)
其中
e0＝Gs(1w 0 0)w 1
根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线，
为压缩曲线
10
5 土的压缩性 5.2 固结实验及压缩性指标 5.2.1 固结试验和压缩曲线
现场压缩曲线的推求
正常固结土
超固结土
22
现场压缩曲线的推求
e
e0
D
B
现场压缩曲线
A
1
3
2
0.42e0
C 前期固结应力Pc
p(lg)
23
现场压缩曲线的推求
e e0
现场再压缩曲 线
D’
D
B
A
1
3
E
F
2
现场压缩曲线
0.42e0 p0
C 前期固结应力Pc
p(lg)
24
5 土的压缩性
5.4 土的变形模量
18
5 土的压缩性 5.2 固结实验及压缩性指标 5.2.4 回弹曲线和再压缩曲线
2.土的本构模型
1 3 f 1
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si
e1i e2i 1 e1i
hi
5.计算步骤
确定基础沉降计算深度
一般σz=0.2σcz 软土σz=0.1σcz（若沉降深 度范围内存在基岩时，计算至 基岩表面为止）
确定地基分层
1.不同土层的分界面与地下水 位面为天然层面
2.每层厚度hi ≤0.4b 计算各分层沉降量
根据自重应力、附加应力曲线、 e-p压缩曲线计算任一分层沉降
Hi
lg
szi zi szi
超固结土
p1i szi p2i szi zi
e
e1i A
e2i
B C
p1i p pi 2i lg '
地面
自重应
p d p0
d 基底
力
sz
z
Hi
i
i 附加应
力
沉降计算深
p2i p :
度
Si
ei 1 e1i
Hi
Cei 1 e1i
Hi
lg
p2i p1i
变形模量与压缩 模量之间关系
其中
E0 Es
＝1－12－2
土的泊松比，一般 0～0.5之间
✓ 土的回弹与再压缩曲线
1.土的卸荷回弹曲线不与原 压缩曲线重合，说明土不是完 全弹性体，其中有一部分为不 能恢复的塑性变形.
2.土的再压缩曲线比原压缩 曲线斜率要小得多，说明土经 过压缩后，卸荷再压缩时，其 压缩性明显降低.
中压缩性
0.5 高压缩性
2.土的压缩指数
Cc
log
e1 p2
e2 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。
土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程。
✓ 土的压缩试验和压缩指标
•土体的变形计算，需要取得土的压缩性指标，可以通过室内侧 限压缩试验和现场原位试验得到。
•室内压缩试验亦称固结试验，是研究土压缩性最基本的方法
注意：土样在竖直压力 作用下，由于环刀和刚 性护环的限制，只产生 竖向压缩，不产生侧向 变形。
34
算
34
aip0
深 度
△z 第n层
zn
✓ 考虑不同变形阶段的地基沉降计算方法
按土体变形机理总沉降 S 可以分成三部分：初始沉降Sd，固 结沉降Sc和次固结沉降Ss，可用下式表示：
S ＝Sd十Sc十Ss
初始沉降(瞬时沉降）Sd ：地基加载后瞬时发生的沉降。
sd
wbp0 (1 2 )
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。
p2i p :
Si
Cei 1 e1i
Hi
lg
p p1i
CCi 1 e1i
Hi
lg
p2i p
第四节 地基沉降与时间的关系
✓ 饱和土的渗透固结 ✓ 太沙基一维固结理论 ✓ 利用实测沉降曲线估算地基最终沉降量的方法
✓ 饱和土的渗透固结
t
可压缩层
不可压缩层
S
S
沉降与时间之间的关系：饱和土层的渗流
缩性高低
M2
a de
dp
p1e-p曲线p2
p
在压缩曲线中，实际采 用割线斜率表示土的压 缩性
a e＝ e1 e2 p p2 p1
* 为了便于比较，通常采用压力段由p1=100kPa 增加到 p2=200kPa 时的压缩系数a1-2来评定土的压缩性如下：
0.1 低压缩性
a12 / MPa 1
D
B
0.42e0
s p
假定：
① 土取出地面后体积不变，即（e0,σs） 在原位再压缩曲线上；
② 再压缩指数Ce 为常数； ③ 影响0.。42e推0处定的：土与原状土一致，不受扰动
C
lg '
① 确定σs ，σp的作用线；
③② 点；过过De点0作作水斜平率线为与Ce的σ直s作线用，线与交于D σ 压 ④p缩作过曲用0线.线4；2交e0于作B点水，平线DB与为e原-位再 lgσ’曲线交于点C； ⑤ 过B和C点作直线即为原位压
OCR 1
pc p0 OCR 1
正常固结状态
超固结状态
p
pc p0
pc p0 OCR 1
欠固结状态
✓ 考虑应力历史影响的地基沉降计算方法
原位压缩曲线
a
e
b c
f
ab —— 沉积 正常固结土： bb’ —— 取样，
应力 释放
b’cd —— 室内试 超固结土：验
b
d
地下水位上 升
土层剥蚀
引起卸载， 使土处于回弹状态
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n 积变化。n
sc si
i 1
i 1
e1i 1
e2i e1i
s= z：自重压力 p= s：正常固结土 p> s：超固结土 p< s：欠固结土
先期固结压力 pc的确定
Casagrande 法
e
A
C mB
1. 在e-lgp曲线上，找出曲 率最大点m
1 2. 作水平线m1
3
3. 作m点切线m2
4. 作m1,m2 的角分线m3
2
5. m3与试验曲线的直线段
交于点B
D
6. B点对应于先期固结压力
pc
pc
p(lg)
✓ 超固结比及固结状态
• 超固结比： OCR pc p0
p0 pc
pc p0
pc p0
OCR=1：正常固结 OCR>1：超固结 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
z z p0 pc
计算基础最终沉降量
量
沉降计算深度zn应该满足
n
sn 0.025 si i 1
当确定沉降计算深度下有软弱土层时，尚应向下继续计算， 直至软弱土层中所取规定厚度的计算沉降量也满足上式，若 计算深度范围内存在基岩，zn可取至基岩表面为止
当无相邻荷载影响，基础宽度在1～30m范围内，基础中点 的地基沉降计算深度可以按简化公式计算
✓ 太沙基一维固结理论
▪ 实践背景：大面积均布荷
载
p
饱和压缩层
σz=p
不透水岩层
p
侧限应力状 态
p
h p
w
h h
h0
t0
附加应力: 超静孔压: 有效应力:
z=p u= z=p
z=0
0t
附加应力:σz=p 超静孔压: u <p
第五章 土的压缩性及地基变形计算
§5.1 §5.2 §5.3 §5.4
土的压缩性 地基的最终沉降量 应力历史和土压缩性的关系 地基沉降与时间的关系
地基的沉降及不均匀沉降 （墨西哥城）
意大利比萨斜塔
第一节 土的压缩性
✓ 基本概念 ✓ 土的压缩试验和压缩指标 ✓ 土的载荷试验及变形模量 ✓ 土的回弹与再压缩曲线
e 孔隙比的变化，e e1 e2 e1 压缩前土样的孔隙比；
e2 压缩后土样的孔隙比。
e-p 曲线确定压缩系数
e-lgp曲线确定压缩指数
1.压缩系数a
土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值.
e
e0
e1
M1 △e
e2
△p
斜 率a e＝ e1 e2 p p2 p1
利用单位压力增量所引起 得孔隙比改变表征土的压
3.土的压缩模量
推导：H
e1 e2 1 e1
H1
e ap
H
ap 1 e1
H1
公式：Es (1 e1 ) / a
Es
p H / H1
1 e1 a
说明：土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比， Es愈大， a愈小，土的压缩性愈低
✓ 土的载荷试验及变形模量（复习）
土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。
可采用侧限条件下的压缩性指标。
2.单一压缩土层的沉降计算 在一定均匀厚度土层上施加连续均布荷载， 竖向应力增加，孔隙比相应减小，土层产 生压缩变形，没有侧向变形。
为了弥补假定 所引起误差，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
3.定义： 先将地基土分为若干土层，各土
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；
0.42e0
C
p s
③ ④ 以 通0过.4B、2eC0 两在点压的缩直曲线线即上为确所定求C点的，原 由 位压假缩定曲②线知。，C点也位于原状土的初始 压缩曲线上；
lg '
b. 超固结(土p s )
e
e0
✓ 基本概念
Байду номын сангаас
土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性。
压缩量的组成 固体颗粒的压缩 土中水的压缩 空气的排出 水的排出
占总压缩量的1/400不到， 忽略不计
压缩量主要组成部分