土的压缩性及固结理论

1）承压板周围的土明显的侧向挤出； 2）沉降急骤增大，荷载－沉降曲线出现陡降段； 3）24小时内沉陷速率不能达到稳定标准； 4）s／b＞0.06(b为承压板宽度或直径)。
C c < 0 .2
低压缩性土； 高压缩性土。
C c > 0 .4
100 1000
p(kPa , lg)
4.2.2 现场荷载试验及土的变形模量
为更确切地评定土在天然状态下的压缩性，可在现场进行 原位荷载试验。通过载荷试验或旁压试验所测得的地基沉降与 压力之间近似的比例关系，从而利用弹性力学公式来反算土的 变形模量。
4.1 概述
一、土的压缩性 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 占总压缩量的1/400不 土中水的压缩 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
透水性好，水易于排出
2、土的固结：饱和土在压力作用下，水体积减小的 过程。对于透水性大的无粘性土，其压缩过程在很短 时间内就可以完成。而透水性小的粘性土，其压缩稳 定所需的时间要比砂土长得多。
第4章 土的压缩性
学习指导
学习目标
学习土的压缩性指标确定方法，掌握有效应力 原理、一维固结机理的分析计算方法。
学习基本要求
1．掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法 2．掌握有效应力原理 3．掌握太沙基一维固结理论
4.1 概述 4.2 固结试验及压缩性指标 4.3 饱和土中的有效应力 4.4 土的单向固结理论
加载方案：
（1）逐级施加，加载等级不应少于8级； （2）施加的荷载总量接近地基的预计极限荷载； （3）第一级荷载(包括设备重)宜接近所卸除土的自重，其相 应的沉降量不计； （4） 每级加荷取极限荷载的1/8~1/10； （5）最大加载量不应少于荷载设计值的两倍。
试验的量测标准 (1)每级加载后，按间隔10、10、10、15、15分钟，以 后每半小时读一次沉降量、当连续两小时内，每小 时的沉降量小于0.1mm时，则认为变形已趋稳定， 可施加下一级荷载。 （2）试验终止条件：
4.2 固结试验及压缩性指标
4.2.1、固结试验和压缩曲线 1、固结试验和压缩曲线 （1）固结试验 土的室内侧限压缩试验称固结试验，是研究土体压 缩性的最基本的方法。 （2）压缩曲线 定义：表示土的孔隙比与压力关系的曲线。
（3）固结试设备与试验过程
1)、侧限压缩仪（固结仪） 变形测量 固结容器
) ) )
a1-2 (MPa-1) 0.5 0.1-0.5 <0.1
单向压缩试验的各种参数的关系
指标 指标 a mv Es
a 1 a/(1+e0) (1+e0)/a
mv mv(1+e0) 1 1/mv
Es (1+e0)/Es 1/Es 1
土的回弹和再压缩曲线 卸载阶段的e-p关系曲线，如图 中bc曲线所示，称为回弹曲线 （或膨胀曲线）。
固体颗粒 1
受压前后土粒体积不变、土样横截面面积不变
H 0 A ⋅1 ( H 0 − H ) A ⋅1 = 1 + e0 1+ e e0 − e H = = εz H0 1 + e0
ห้องสมุดไป่ตู้
e = e0 −
H (1 + e0 ) H0
e e0
曲线A 曲线B 曲线A压缩性＞曲线B压缩性
e p e-p曲线 p
固结容器： 环刀、护环、导环、透水 石、加压上盖和量表架等 加压设备 加压设备：杠杆比例1:10 变形测量设备 支架
2）、试验过程
•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
百分表 P3 传压板 水槽
P
P1
P2
e0
e s
e1 s1 e2 s2 s3 e3
t
环刀 内环
压缩系数，KPa-1，MPa-1 侧限压缩模量,KPa ,MPa
Δe
Δe Δε z = 1 + e0
Es = 1 + e0 a
100
200 300 400
p(kPa )
Δε V Δε z 1 a 体积压缩系数， mv = = = = Δp Δp Es 1 + e0 KPa-1 ，MPa-1
土的类别 a1-2常用作 比较土的压 缩性大小 高压缩性土 中压缩性土 低压缩性土
无粘性土 粘性土
透水性好，水易于排出
压缩稳定很快完成
透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间
3、有效应力：土骨架承担由颗粒之间的接触传递 应力。粘性土固结过程，实质是土中有效增长的过 程。 4、压缩性指标 室内试验 侧限压缩、三轴压缩等 (压缩系数，压缩模量) 室外试验 荷载试验、旁压试验等 (变形模量)
1、浅层平板载荷试验及土的变形模量
载荷试验一般在现场试坑内进行。在拟压表面用不超过 20mm厚的粗、中砂层找平。试坑的宽度一般规定不小于承压 板宽度或直径的三倍，以满足半空间地基表面受荷边界条件 的要求。
反压重物
反力梁
千斤顶 百分表 荷载板 基准梁
试验设备:
加荷稳压装置、反力装置和观测装置三部分组成。 （1）加荷稳压装置:主要有刚性承压板及千斤顶等，承压板的 底面积一般规定采用0.25~0.50m2。 （2）反力装置:目前常用的有地锚和堆载两种系统(图4—8)。 （3）观测装置:包括百分表及固定支架等。
压缩性指标
压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，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.体积压缩系数mv
e
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0
de Δe = a=− dp Δp
Δp Es = Δε z
Δp
a c b d
e
重新逐级加压，则相应地可绘 制出再压缩曲线。 卸载段和再压缩段的平均斜率 称为回弹指数。
p(kPa )
二、e - lgp曲线
1 特点1：有一段较长的直线段
Cc
e
0.9 0.8 0.7 0.6
指标：
Δe Cc = Δ (lg p)
压缩指数
1 Ce
Ce
回弹指数（再压缩指数）
Ce << Cc，一般Ce≈0.1-0.2Cc
t
透水石 试样
一、e - p曲线 e
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0 100 200 300 400
P
p1
p2
p3
p(kPa )
e0
e s
e1 H1 e2 H2 H3 e3
t
ei = e0 − (1 + e0 )H i / H 0
t
孔隙比e与压缩量∆H 的关系
e0 1
孔隙
ΔH
e
H H0