第5章土的压缩性

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第五章 土的压缩性

第五章 土的压缩性
第五章 土的压缩性
主讲人:辛凌 单位:上海海事大学 电子邮箱:xinling19821003@

SHMU
外力作用下土体积缩小的特性称为土的压缩性。
• 土的压缩性主要有两个特点: • ①土的压缩主要是由于孔隙体积减少而引起的。 对于饱和土,土是由固体颗粒和水组成的,在工 程上一般的压力(100~600kPa)作用下,固体颗粒 和水本身的体积压缩量非常微小,可不予考虑, 但由于土中水具有流动性,在外力作用下会沿着 土中孔隙排出,从而引起土体积减少而发生压缩; • ②由于粘性土的透水性很差,土中水沿着孔隙排 出速度很慢。孔隙水的排出对于饱和粘性土来说 是需要时间的,土的压缩随时间增长的过程称为 土的固结。
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。
压缩系数愈大,土的压缩性愈高。 4
•式中:a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。
5.2 固结试验及压缩性指标
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。
当a1-2<0.1MPa-1时
当a1-2 ≥0.5MPa -1时
属低压缩性土
属高压缩性土
当0.1MPa -1 ≤ a1-2 <0.5MPa -1时 属中压缩性土
5
SHMU
5.2 固结试验及压缩性指标
试验原理简介:土样在天然状态下或经过人工饱 和后,进行逐级加压,测定各级压力pi作用下土 样竖向变形稳定后的孔隙比ei。并绘制出土的压 缩曲线。
5.2 固结试验及压缩性指标
二、压缩性指标 1. e~p 曲线及有关指标
(1)压缩系数a
压缩曲线反映了土受压后的压缩

土的压缩性

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)

第5章 土的压缩性和固结理论

第5章  土的压缩性和固结理论

5.2.1 土的压缩试验和压缩曲线
室内压缩试验是在图5-1所示的常规单向压缩仪上进行的。
图5-1 常规单向压缩仪及压缩试验示意图
5.2.1 土的压缩试验和压缩曲线
试验时,用金属环刀取高为20mm、直径为50mm(或30mm)的土样, 并置于压缩仪的刚性护环内。土样的上下面均放有透水石。在上透 水石顶面装有金属圆形加压板,供施荷。压力按规定逐级施加,后 一级压力通常为前一级压力的两倍。常用压力为:50,100,200, 400和800kPa。施加下一级压力,需待土样在本级压力下压缩基本 稳定(约为24小时),并测得其稳定压缩变形量后才能进行。(先 进的实验设备可实现连续加荷。)
上述观点还可从图5-6所示的回弹和再压缩曲线得到印证。由于土样在 pb作用下已压缩稳定,故在b点卸压后再压缩的过程中当土样上的压 力小于pb,其压缩量就较小,因而再压缩曲线段cd较压缩曲线平缓, 只有当压力超过pb,土样的压缩量才较大,曲线才变陡。
因此,土的压缩性与其沉积和受荷历史(即应力历史)有密切关系。
压缩曲线是压缩试验的主要成果,表示的是各级压力作用下 土样压缩稳定时的孔隙比与相应压力的关系。
绘制压缩曲线,须先求得对应于各级压力的孔隙比。
孔隙比的计算
由实测稳定压缩量计算孔隙比的方法如下: 设土样在前级压力p1作用下压缩稳定后的高度为H1,孔隙比为e1;
在本级压力p2作用下的稳定压缩量为ΔH(指由本级压力增量Δp= p2- p1引起的压缩量),高度为H2=H1 -ΔH ,孔隙比为e2 。
然而,与连续介质弹性材料不同,土的变形模量与试验条件, 尤其是排水条件密切相关。对于不同的排水条件,E0具有不同的值。 这与弹性力学不同,故取名为变形模量。
从压缩模量Es计算E0

第五章 土的压缩性

第五章 土的压缩性



四、试验资料的整理 1. 根据试验实测记录,绘制荷载(p)~沉降(s) 关系曲线,必要时绘制沉降(p)~时间(t)关系曲 线,有时还绘制s~lgt曲线等。 2. 修正p~s关系曲线
2、S~logt曲线(沉降速率)法 特点:
取 s-lgt曲线尾 部出现明显向 下弯曲的前一 级荷载值作为 Qu。
卸荷-加荷
四、应力历史对粘性土压缩性的影响
前期固结压力的确定
Casagrande
e
A C
m B 1 3 2
(a) 在e-lgp压缩试验曲线上, 找曲率最大点 m (b) 作水平线m1 (c) 作m点切线m2 (d) 作m1,m2 的角分线m3 (e) m3与试验曲线的直线段 交于点B (f) B点对应于先期固结压力pc
B
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;
C ④ 通过B、C两点的直线即为所
求的原位压缩曲线。 lgP
pc p1
b.超固结土 (pc p1 )
① 确定p1 ,pc的作用线;
e
e0
D
② 过e0作水平线与p1作用线 交于D点;
③ 过D点作斜率为Ce的直线, 与pc作用线交于B点,DB为原 位再压缩曲线 ④ 过0.42e0 作水平线与elgP曲线交于点C;
1 a mv Es 1 e1
4、 三个模量的区别
x y K0 z z
土的侧压力系数,K0,是指侧限条件下土中侧向应力与竖向应力之比
x K 0 z
1
K0与泊松比有如下关系: K 0

K0 1 K0
土的变形模量,E0,是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。 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。 E0的大小反映了土体抵抗弹塑性变形的能力。 前面定义侧限条件下的压缩模量Es,与之有如下关系:

土力学5-土的压缩性

土力学5-土的压缩性

e1e0H s10 1e0
式中 e0 为土的初始孔隙比,可由土的三个基本实验指标求得,即
e0 ds(1编w辑0p)pt w 1
《土力学》 第5章 土的压缩性
(3)压缩曲线(e-p曲线)的绘制
根据固结试验各级荷载pi相应的稳定 压缩量Si,可求得相应孔隙比ei
e0 e
孔隙
1
固体颗粒
eie0(1e0)S i/H 0
土卸压回弹,弹性变形可恢复,残余变形不能恢复;
△ 再压缩曲线cdf df段就像是ab段的延续;
e
原位压
A
缩曲线
在半对数曲线上存在同样 的现象。
回弹模量Ec:
土体在侧限条件下卸荷或再 加荷时竖向附加压应力与竖向 应变之比。
沉积过程
C
B
取样过程
压缩试 验
D
编辑ppt
p p(lg)
《土力学》 第5章 土的压缩性
土的固结:土体在外力作用下,压缩随时间增长的过程。 压缩性试验
室内试验方法——压缩试验 现场测试——荷载试验。
编辑ppt
《土力学》
第5章 土的压缩性
5.2 固结试验及压缩性指标
(一)固结试验及压缩曲线 (1)试验简介
变形测量 固结容器
透水石
试样
百分表 加压上盖 环刀 压缩 容器
护环
支架
备加 压 设章 土的压缩性
土的压缩性:土在压力作用下体积缩小的特性。
土的压缩可以只看做是土中水和气体从孔隙中被挤出; 土颗粒相应发生移动,重新排列,靠拢挤紧,土孔
隙体积减小; 饱和土则主要是孔隙水的挤出。
土的压缩变形的快慢与土的渗透性有关
透水性大的饱和无粘性上,完成压缩变形的过程短; 而透水性小的饱和粘性土,压缩变形稳定所需的时间长。

土力学 第5章 土的压缩性

土力学 第5章 土的压缩性

e - logp曲线后段直线段的斜率 e1 - e 2 Cc = lg p 2 - lg p1 压缩指数C c 越大, 土的压缩性越大。 C c < 0.2低压缩性土 C c > 0.4高压缩性土
Cc是无量纲系数,同压缩系数a一样,压缩指数Cc值越大,土的压缩性 越高。 虽然压缩系数a 和压缩指数C 都是反映土的压缩性指标, 越高 。 虽然压缩系数 a 和压缩指数 C c 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, 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 13 压力范围内却是常量,不随压力而变。 压力范围内却是常量,不随压力而变。
压缩指数: 土的固结试验的结果也可以绘在半对数坐标上 , 即坐标横 压缩指数 : 土的固结试验的结果也可以绘在半对数坐标上, 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 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 在较高的压力范围内, lgp曲线近似地为一直线 曲线近似地为一直线, 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 来表示土的压缩性高低, ——压缩指数Cc来表示土的压缩性高低,即 压缩指数C
3
5.2
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。 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。 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 通常,土粒本身和孔隙水的压缩量可以忽略不计, 时,均认为土体压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果。 均认为土体压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果。

土力学-第5章 土的压缩性可编辑全文

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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:


700
V(cm3)
0 + Δ
= 2(1 + )( +
)
2
Δ

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

第5章 土的压缩性与地基沉降

第5章 土的压缩性与地基沉降

1 3
Ei
Er
e1
*在计算饱和粘性土地基上瞬时加荷所产生的瞬时沉降时, 一般应采用弹性模量。
4. 关于三种模量的讨论
Es、E0和Ei( Er )的定义、测试方法与工程应用
压缩模量Es
定义:完全侧限下竖向正应力与相应的正应变的比值; 测试方法:单向固结压缩试验 应用:地基最终沉降量计算(分层总和法、应力面积法)。
P
1. 点荷载作用下地表沉降
利用布辛奈斯克位移解,地表沉降 s(x,y,0)
s x, y, 0 Q(1 2 ) Q(1 2 )
E x2 y2
Er
理论解
z
2. 完全柔性基础沉降
利用点荷载在荷载分布面积上积分得到均布荷载时,积 分可得角点的沉降sc为:
(1 2 )b 1
*实际工程中,为减少室内试验工作量,每级荷载恒压1~2 小时测定其压缩量,在最后一级荷载下才压缩到24小时。
计算孔隙比e
根据上述压缩试验可得到压缩后土样的孔隙。
Vv=e0 Vs=1
H1
ΔH
p Vv=e Vs=1
土样在压缩前后 变形量为ΔH,整 个压缩过程中土 粒体积和截面积 不变,所以固体 颗粒高度不变。
变形模量E0
定义:土侧向自由膨胀条件下正应力与相应正应变的比值; 测试方法:现场载荷试验或三轴试验; 应用:计算砂土地基的最终沉降。
弹性模量Ei(或Er)
定义:应力与弹性(即可恢复)正应变的比值;
测试方法:三轴试验 应用:计算回弹变形或瞬时沉降。
注:
(1)Es和E0计算的应变为总应变,包括可恢复的弹性应变 和不可恢复的塑性应变,而Ei(或Er)计算的应变只包含 弹性应变。

土力学 第5章土的压缩性

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

土力学_柳厚祥_第五章土的压缩性与沉降计算

土力学_柳厚祥_第五章土的压缩性与沉降计算

第五章 土的压缩性与沉降计算§ 5.1 基本概念一、地基土在上部结构荷载作用下产生应力和变形⎩⎨⎧→→形状变形(剪破)体积变形(不破坏)zx yz xy z y x τττσσσ,,,,地基的竖直方向变形即为沉降三相土受力后的变形包括⎩⎨⎧排出土孔隙中的水和空气的,相互挤紧)土颗粒压缩(重新排列土体积减小的过程土体压缩性:指的是在压力作用下体积减小过程的特性,包括两个方面:1. 1. 压缩变形量的绝对大小(沉降量大) 2. 2. 压缩变形随时间的变化(固结问题)一、一、 工程意义地基的沉降有均匀沉降与不均匀沉降1. 1. 均匀沉降对路桥工程的上部结构危害较小,但过量的 均匀沉降也会导致路面标高的降低,桥下净空的减小而影响正常的使用。

2. 2. 不均匀沉降则会造成路堤的开裂,路面不平,超静定结构,桥梁产生较大的附加应力等工程问题,甚至影响其正常使用。

沉降计算是地基基础验算的重要内容,也是土力学的重要课题之一§5.2 研究土体压缩性的方法及变形指标一、一、 压缩试验与压缩性规律土体积的变小是孔隙体积变小的结果,研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法称为压缩试验。

对一般工程情况来说,或在压缩土层厚度比荷载面宽度小很多的情况下常用侧限压缩试验来研究土的压缩性。

试验室用以进行土的侧限压缩试验的仪器称为压缩仪(固结仪),如图5-1 所示 透水石以便土中水的排出传压活塞向土样施加压力。

由于环刀所限,增压或减压是土样只能在铅直方向产生压缩或回胀,而不可能产生侧向变形,故称为侧限压缩试验。

试验采用压缩仪进行压缩试验是研究土的压缩性最基本的方法,有上述已知,试样土粒本身体积是假定不变的,即()112211211,11,e h he e h e h v v s s +∆=∆+=+=,因此,试样在各级压力pi 作用下的变形,常用孔隙比e 的变化来表示。

(一)e-p 曲线的表示方法如右图所示е0a 曲线为压缩曲线 ab 曲线为减压曲线 ba’为才压缩曲线当在压的压力超过试样所曾经受过的最大压力后,其e-p 曲线很快就和压缩曲线的延长线重合如图a’c 所示。

5 土力学(compression)土的压缩性

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1-第5章-压缩性及沉降计算

土力学1-第5章-压缩性及沉降计算

p (kPa)
一般Ce ≈ 0.1-0.2Cc
e – lg p曲线
36
§4.3 一维压缩性及其指标 - e - lg p曲线
指标
名称
定义
曲线
- p曲线
e - p曲线 e - lg(p)曲线
Es
mv a Cc Ce
侧限压缩模量
体积压缩系数 压缩系数 压缩指数 回弹指数
p/
v / p -e/p -e/(lgp) -e/(lgp)
侧限条件
Δε x Δε y 0 σx σy
ε x ε
y
Et
σ y

Et
νt

Δσ x Δσ y
Et
Et
νt Δσ z 1 νt
ν t ν t Δσ z ν t 则: Δεz Δσ z Et Et νt Et νt 2 2 ν Δσ z t βEs Et 1 Et < Δεz 1 ν t
mv 1 Es
- p曲线
31
§4.3 一维压缩性及其指标 - e - p曲线
由三相草图: e e0 e S
孔隙
H0 固体 颗粒
H0 1 e0 H0 S 1 e
e e0 (1 e0 ) S H0
可得到e - p关系
1
侧限压缩试验
32
§4.3 一维压缩性及其指标 - e - p曲线
侧限压缩试验:
• 不存在破坏应力 • 存在体积压缩极限
e ( e )
z
常规三轴与侧限压缩试验
22
§4.2 土的压缩性测试方法
变形模量 Et 与侧限变形模量 Es间的关系

土力学第五章-土的压缩性

土力学第五章-土的压缩性
指土体现在所受到的压力。 • 先期固结压力和现存上覆压力都按土体的自重应力计
算。注意地下水位以下用浮容重计算。
超固结比及土的分类
• 超固结比:指土体的先期固结压力与现存上覆压力之比。
OCR pc p0
• 土的分类:超固结土(OCR>1) 正常固结土(OCR=1) 欠固结土(OCR<1)
• 超固结土:指历史地面高于现在地面, • 正常固结土:指历史地面就是现在地面, • 欠固结土:指现在地面高于稳定地面。
先期固结压力的确定
• 土的先期固结压力可由e-lgp曲线确定。 • 方法:
1)在e-lgp曲线上,找到曲率最大点; 2)过最大点作水平线和切线; 3)作水平线和切线的角平分线; 4)反向延长e-lgp曲线的直线段; 5)直线段与角平分线的交点所对应的压力就是所求的 先期固结压力。
侧压力系数和侧膨胀系数
• 侧压力系数K0:指土体在有侧限条件下,水平方向的应 力与垂直方向应力之比。
• 侧膨胀系数: 指土体在无侧限条件下,水平方向的应变
与垂直方向应变之比。
K0
x z
y z
x y z z
• 关系:
K0 1
压缩模量及变形模量
• 压缩模量Es:指土体在有侧限条件下,垂直方向的应力 与垂直方向应变之比。
试验时,使土体受到4级不同垂直压力作用, 测定土体在各级垂直压力下达到压缩稳定时的变形量, 计算出相应的孔隙比。 • 不同土体达到压缩稳定的时间不同,粘性土达到压缩 稳定至少需要1天时间。
压缩曲线
• 土体压缩试验的结果用压缩曲线表示 • 压缩曲线:
就是反映孔隙比与垂直压力的关系曲线。 分为两种:e-p曲线和e-lgp曲线。 • 特性: 压缩曲线的陡缓程度反映了土体压缩性的大小。 压缩曲线越陡,土体的压缩性越大;

第5章土的压缩性

第5章土的压缩性

Cc

e1 logp 2
e2 logp1
e2
压缩模量
Es

1 e1 a
p
p1
p2
体积压缩系数
mv

a 1 e1
总结:压缩性指标间的关系
压缩系数a、压缩指数Cc、压缩模量Es都是室内压 缩试验侧限条件下的压缩特性的反映。
变形模量E0是土在侧向自由膨胀条件下竖向应力 与竖向应变的比值,竖向应变中包含弹性应变和塑性 应变。
h1 h1 s 1 e1 1 e2
e2

Vv2 Vs

Ah v2 Ah s

hv1 s hs
hv1 hse2 s
hs

h1 s 1 e2
h2 h1 s hv1 hs s
e2

e1

s h1
(1 e1 )
e1

ds(1 w) 1 ρ
e
4. 绘制压缩曲线
S
c
式中,ω—刚性承压板系数,圆
形板取0.785; 方板取0.886。
注:1) 变形模量是指无侧限情况下的应力增量与应变增量的比 值,它与压缩模量不同;
2) 深层土的变形模量测定.
5.4.2 变形模量与压缩模量的关系
变形模量 E0 压缩模量Es
二者: 基本意义一样, 但受力状态不同
5.5 土的弹性模量 E: 土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。
10. 土的压缩性指标包括( A )。
(A) a, Cc, Es, E0 (C) a, Cc, E0, e
(B) a, Cc, Es, e (D) a, Cc, Es, St

第5章 土的压缩性

第5章  土的压缩性

高压缩性土
≥0.5 (e1=1.0)
体积压缩系数
mv
z
p
MPa 1
(侧限条件下)
1 a mv Es 1 e1
§5土的压缩性
§5.2 固结试验及压缩性指标
单向压缩试验的各种参数的关系
指标 指标
a Es mv
a 1 (1+e1)/a a/(1+e1)
Es (1+e1)/Es 1 1/Es
§5土的压缩性 §5.3 应力历史对压缩性的影响
一、沉积土(层)的应力历史
先期固结压力:历史上所经受到的最大固结压力(指有效应力) p1= z:现有覆盖土重
pc = p1 :正常固结土 pc > p1 :超固结土 pc < p1 :欠固结土
OCR=1:正常固结 OCR>1:超固结 OCR<1:欠固结
p2=p1+Δp ΔH e2
H1 H2
e2 Vs
Vs
H H1 H 2 e1 e2 z H1 H1 1 e1
侧限压缩应变
1+e1 p Es e1-e2 a 1+e1
§5土的压缩性
§5.2 固结试验及压缩性指标 三、土的压缩模量和体积压缩系数 土的类别 土的类别 低压缩性土 高压缩性土 E s,1-2(MPa) >16 ≤4 低压缩性土 中压缩性土 a1-2 (MPa-1) <0.1(e1=0.6) 0.1~0.5
第五章
土的压缩性
§5土的压缩性
§5.1 概述 ?§5.2 固结试验及压缩性指标 ?§5.3 应力历史对压缩性的影响 ?§5.4 土的变形模量 ?§5.5 土的弹性模量
§5土的压缩性 §5.1 概述
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第5章土的压缩性一简答题1.通过固结试验可以得到哪些土的压缩性指标如何求得2.通过现场(静)载荷试验可以得到哪些土的力学性质指标3.室内固结试验和现场载荷试验都不能测定土的弹性模量,为什么4.试从基本概念、计算公式及适用条件等方面比较压缩模量、变形模量与弹性模量,它们与材料力学中杨氏模量有什么区别5.根据应力历史可将土(层)分为那三类土(层)试述它们的定义。

6.何谓先期固结压力实验室如何测定它7.何谓超固结比如何按超固结比值确定正常固结土8.何谓现场原始压缩曲线三类土的原始压缩曲线和压缩性指标由实验室的测定方法有河不同9.应力历史对土的压缩性有何影响如何考虑二填空题1.压缩系数= ,表示压力范围= ,= 的压缩系数,工程上常用评价土的压缩性的高低。

2.可通过室内试验测定的土体压缩性的指标有、、和。

3.天然土层在历史上所经受过的包括自重应力和其他荷载作用形成的最大竖向有效固结压力称为。

4.据前期固结压力,沉积土层分为、、三种。

5.在研究沉积土层的应力历史时,通常将与之比值定义为超固结比。

三选择题1.评价地基土压缩性高低的指标是()(A)压缩系数;(B)固节系数;(C)沉降影响系数; (D)参透系数2.若土的压缩曲线(e-p曲线)较陡,则表明()(A)土的压缩性较大 (B)土的压缩性较小(C)土的密实度较大 (D)土的孔隙比较小3.固结实验的排水条件为()(A)单面排水; (B)双面排水;(C)不排水; (D)先固结,后不排水4.在饱和土的排水固结过程中,若外载荷不变,则随着土中有效应力()(A)孔隙水压力u相应的增加;(B)孔隙水压力u相应的减少(C)总应力δ相应增加;(D)总应力δ相应减少5.无黏性土无论是否饱和,其实形达到稳定的所需时间都比透水性小的饱和黏性土()(A)长得多; (B)短得多;(C)差不多; (D)有时更长,有时更短6.在饱和土的排水固节过程中,通常孔隙水压力u与有效力将发生如下的变化()(A)u不断减少,不断增加;(B)u不断增加,不断减少(C)u与均不断减少;(D)u与均不断增加7.土体产生压缩的时()(A) 土中孔隙体积减少,土粒体积不变;(B)孔隙体积和土粒体积均明显减少(C)土粒和水的压缩量均较大;(D)孔隙体积不变8.土的变形模量可通过()实验来测定。

(A)压缩; (B)载荷;(C)渗透; (D)剪切;9.土的e-p曲线愈平缓,说明()(A)压缩模量愈小; (B)压缩系数愈大(C)土的压缩性愈低;(D)土的变形愈大10.若土的压缩系数a1-2=,则该土属于()(A)低压缩性土; (B)中压缩性土;(C)高压缩性土; (D)低灵敏土11.已知土中某点的总应力,孔隙水压力,则有应力等于()(A)20kPa ;(B)80kPa;(C)100kPa;(D)120kPa12.下列说法中,错误的是()(A)土在压力作用下体积会减小(B)土的压缩主要是土中孔隙体积的减少(C)土的压缩所需时间与土的透水性有关(D)土的固结压缩量与土的透水性有关13.土的压缩性指标包括()(A)a,Cc,Es,E0;(B)a,Cc,Es,e ;(C)a,Cc,E0,e ;(D)a,Es,Eo, 14.土的压缩模量越大,表示()(A)土的压缩性越高;(B)土的压缩性越低(C)e-p曲线越陡;(D)e-lgp曲线越陡15.下列说法中,错误的是()(A)压缩试验的排水条件为双面排水(B)压缩试验不允许土样产生侧向变形(C)载荷试验允许土体排水(D)载荷试验不允许土体产生侧向变形16.在压缩曲线中,压力p为()(A)自重应力; (B)有效应力;(C)总应力; (D)孔隙水应力17.使土体体积减少的主要因素是()(A)土中孔隙体积的减少;(B)土粒的压缩(C)土中密闭气体的压缩;(D)土中水的压缩18.土的一维固结微分方程表示()(A)土的压缩性大小与固结快慢(B)固结度与时间和深度的关系(C)孔隙水压力与时间和深度的关系(D)孔隙水压力与时间的关系19.土的压缩变形主要是由于土中哪一部分应力引起的()(A)总应力; (B)有效应力;(C)孔隙应力20.所谓土的固结,主要是指()(A)总应力引起超孔隙水压力增长的过程(B)超孔隙水压力消散,有效应力增长的过程(C)总应力不断增加的过程(D)总应力和有效应力不断增加的过程21.在时间因数表示式Tv=Cv/H2中,H表示的意思是()(A)最大排水距离; (B)土层的意思是(C)土层厚度的一半;(D)土层厚度的2倍四、判断改错题1.在室内压缩试验过程中,土样在产生竖向压缩的同时也将产生侧向膨胀。

2.饱和黏土层在单面排水条件下的固结时间为双面排水时的2倍。

3.土的压缩性指标可通过现场原位试验求得。

4.土的压缩性指标只能通过室内压缩试验求得5.在饱和土的排水固结过程中,孔隙水压力消散的速铝与有效应力增长的速率应该是相同的。

6.饱和黏性土地基在外荷作用下所产生的起始孔隙水压力的分布图与附加应力的分布图是相同的。

7.曲线中的压力是有效应力。

8.的土属超高压缩性土。

9.土体的固结时间与其透水性无关。

10. 在饱和土的固结过程中,孔隙水压力不断消散,总应力和有效应力不断增长。

11. 孔隙水压力在其数值较大时会使土粒水平移动。

从而引起土体体积缩小。

12. 随着土中有效应力的增加,土粒彼此进一步挤紧,土体产生压缩变形,土体强度随之提高。

五计算题1. 某工程钻孔3号土样3-1粉质黏土和3-2淤泥质黏土的压缩试验数据列于下表,试计算压缩系数并评价其压缩性。

垂直压力(kPa)050100200300400孔隙比土样3-1土样3-22.对一黏土试样进行侧限压缩试验,测得当=100kPa和=200kPa时土样相应的孔隙比分别为:=和=,试计算和,并评价该土的压缩性。

3.在粉质黏土层上进行载荷试验,从绘制的曲线上得到的比例界荷载及相应的沉降值为:=150kPa, =16mm.。

已知刚性方形压板的边长为0.5m,土的泊松比u=,试确定地基土的变形模量。

第五章参考答案一简答题1.【答】压缩系数压缩指数压缩模量压缩系数压缩指数压缩模量2.【答】可以同时测定地基承载力和土的变形模量。

3.【答】土的弹性模量是指土体在侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。

他的变形包括了可恢复的弹性变形和不可恢复的残余变形两部分。

而室内固结实验和现场载荷试验都不能提供瞬时荷载,它们得到的压缩模量和变形模量时包含残余变形在内的。

和弹性模量由根本区别。

4.【答】土的压缩模量的定义是土在侧限条件下的竖向附加应力与竖向应变之比值。

土的压缩模量是通过土的室内压缩试验得到的,。

土的变形模量的定义是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。

土的变形模量时现场原位试验得到的,土的压缩模量和变形模量理论上是可以换算的:。

但影响因素较多不能准确反映他们之间的实际关系。

土的弹性模量的定义是土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。

土的弹性模量由室内三轴压缩试验确定。

5.【答】正常固结土(层)在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重。

超固结土(层)历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力。

欠固结土(层)先期固结压力小于现有覆盖土重。

6.【答】天然土层在历史上受过最大固结压力(指土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力),称为先期固结压力,或称前期固结压力。

先进行高压固结试验得到曲线,在用A.卡萨格兰德的经验作图法求得。

7.【答】在研究沉积土层的应力历史时,通常将先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超固结比。

8.【答】现场原始压缩曲线是指现场土层在其沉积过程中由上覆盖土重原本存在的压缩曲线,简称原始压缩曲线。

室内压缩试验所采用的土样与原位土样相比,由于经历了卸荷的过程,而且试件在取样、运输、试件制作以及试验过程中不可避免地要受到不同程度的扰动,因此,土样的室内压缩曲线不能完全代表现场原位处土样的孔隙比与有效应力的关系。

施黙特曼提出了根据土的室内压缩试验曲线进行修正得到土现场原始压缩曲线。

9.【答】二填空题1.、、2.压缩系数、压缩指数、压缩模量3.先期固结压力(前期固结压力)4.正常固结土、超固结土、欠固结土5.先期固结压力、现有覆盖土重三选择题1.A 2 .A 3 .B 4. B 5. B 6 .A 7. A 8 .B 9 .C 10. B 11. D 12. D 13 .A 14. B 15. D 16 .B 17 .A 18. C 19.B 20 .B 21. A四判断改错题1.×,由于是完全侧限条件,故不会产生侧向膨胀。

2.×,应该是4倍。

3.√,一般可由现场载荷试验或的变形模量。

4.×,变形模量可由现场载荷试验求得。

5.√6.√,由=+u可知,当时间t=0时,=0,u=。

即二者的分布图是相同的。

7.√,因为压缩试验时固结试验,在各级压力作用下土样均完全固结。

8.×,规范无此分类,应位高压缩性土。

9.×,透水性越小的土,固结时间越长。

10.×,在外荷载不变的情况下,土中总应力是不变的。

11.×,孔隙水压力无论其数值大小均不能使土粒产生移动,故不会使土体体积缩小。

12.√五计算题1.解:土样3-1:因为0.1<=<,g故改土属于中压缩性土土样3-2:因为=>,g故改土属于高压缩性土2.解:因为0.1<=<,g故该土属于中压缩性土3.解:。

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