第5章土压缩性

第5章土压缩性
✓ 基本概念
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
占总压缩量的1/400不到， 忽略不计
空气的排出
压缩量主要组成部分
水的排出
说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果
无粘性土
透水性好，水易于排出
压缩稳定很快完成
粘性土 透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间
的压缩性如下：
0.1 低压缩性
a12 / MPa 1 中压缩性
0.5 高压缩性
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2.土的压缩指数
Cc
log
e1 e2 p2 log
p1
e / log(
p2
/
p1 )
第5章土压缩性
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。
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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
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可压缩层 不可压缩层
p
t
σz=p
S
S
最终沉降量S∞： t∞时地基最终沉降稳定以后的 最大沉降量，不考虑沉降过程。
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✓ 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。
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
第5章土压缩性
地基的沉降及不均匀沉降
（墨西第5哥章土城压缩）性
意大利比萨斜塔
第5章土压缩性
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
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量
计算基础最终沉降量
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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
则有 H e e1 e2 H1 1 e1 1 e1
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。
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e-p 曲线确定压缩系数 e-lgp曲线确定压缩指数
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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.
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确定土的弹性模量的方法，一般采用室内三轴压缩试验或单轴压缩 无限抗压强度试验得到的应力-应变关系曲线所确定的初始切线模 量或相当于现场荷载条件下的再加荷模量。三轴仪中进行的试验， 一般重复加荷和卸荷若干次，加、卸荷5～6个循环后，便可在主应 力差与轴向应变关系图上测得初始切线模量和再加荷模量。确定的 再加荷模量就是符合现场条件下的土的弹性模量。
土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。
变形模量与压缩 模量之间关系
其中
E0 Es
＝1－12－2
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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.
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
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
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* 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
在压力作用下，地基土不产生侧向变形， 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
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压缩试验中 H t、H p、e-p 曲线
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试验结果（孔隙比）的推导
H H1 （H1 H2 ) A V1 V2 (VS1 Vv1) (VS 2 Vv2 )
H1 H2
H1 A
V1
(VS1 Vv1)
土的固体颗粒垂直变形很小，可忽略不计，可视Vv1 Vv2
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3.定义：
先将地基土分为若干土层，各土 层厚度分别为h1,h2,h3,……,hn。 计算每层土的压缩量 s1,s2,s3,….,sn。然后累计起来， 即为总的地基沉降量s。
n
s s1 s2 s3 ... sn si i 1 第5章土压缩性
4.计算原理
•计算自重应力 sz
3.土的压缩模量
推导：H
e1 e2 1 e1
H1
e ap
ap H 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
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✓ 土的载荷试验及变形模量（复习）
•计算基底压力p
•增加应力 p0 p D
••地由基e-附p曲加线应，力求e z
si
e1i e2i 1 e1i
hi
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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
土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程。 第5章土压缩性
✓ 土的源自文库缩试验和压缩指标
•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。