[学习]东南大学土力学7压缩性
土力学与工程地质 第四章 压缩性与基础沉降计算原理hzq (2)
Ce 回弹指数（再压缩指数） 一般:Ce≈0.1-0.2Cc
1000 '(kPa , lg)
38
第四节 沉降计算
建筑物修建前，地基中就存在着自重应力。建筑 物的荷载通过基础底面传递给地基，使构成地基的 天然土层的初始应力状态场发生变化，产生附加应 力，导致地基土体产生变形。
地基沉降
变形原因 附加应力
加应力系数 计算，规定了地基变形计算深度zn的新 标准以及提出了地基变形计算经验系数 ，使s 得计算
成果接近于实测值。
49
※ 地基平均附加应力系数
从基础底面到其下z 深度范围内的附加应力分 布图面积A与p0z（p0为基底附加压力）的比值。
A
A z p0
p0
A /( p0z)
z
A 0 z dz
•主固结沉降(渗流固结沉降) Sc 由于超孔隙水压力逐渐向有效应力转化而发生的土渗透固结变形引起的。
是地基变形的主要部分。
•次固结沉降 Ss
主固结沉降完成以后，在有效应力不变条件下，由于土骨架的蠕变特性引起
的变形。这种变形的速率与孔压消散的速率无关，取决于土的蠕变性质，既
包括剪应变，又包括体应变。
40
三相体系
总应力由土骨架和孔隙水（气）共同承受。
对所受总应力，骨架和孔隙水（气）如何分担？ 它们如何传递和相互转化？ 它们对土的变形和强度有何影响？
土 有效应力
中
孔隙水压力
应 孔隙压力
力
孔隙气压力
9
饱和土中的孔隙水压力 ➢静孔隙水压力（Static pore water pressure）
由静水位产生的孔隙水压力。
19
C点： h1 h sat 2 w (h2 h) h1 h2 wh
土力学7-土的压缩性概论
e
0Байду номын сангаас8
p
0.7
0.6 0 100 200 300
侧限压缩模量(侧限变形模量), kPa , MPa
Es
p
z
p e /(1 e0 )
(1 e0 ) a
体积压缩系数, kPa-1 ，MPa-1
p (kPa)
400
mv
1 Es
a 1 e0
单一土层一维压缩问题－ e-p法
土的压缩性判别 Es越大，土的压缩性越小；a、mv和Cc越大，土的 压缩性越大
147m3915019419917587沉降曲线mm西安地裂缝和地面沉降问题因超抽地下水而发生地面沉降问题并加剧地裂缝的活动沉降的基本特点土具有变形特性荷载作用地基发生沉降荷载大小土的变形特性地基厚度一致沉降沉降量差异沉降沉降差建筑物上部结构产生附加应力影响结构物的安全和正常使用土的特点碎散三相沉降具有时间效应沉降速率沉降的分类瞬时沉降immediatesettlement加载后地基瞬时发生的沉降为土的弹性变形固结压密沉降consolidationsettlement饱和或接近饱和的土在基础荷载的作用下产生超静孔隙水压力随着超静孔压的消散土骨架产生变形所造成的沉降次固结沉降secondaryconsolidationsettlement主固结沉降完成以后在有效应力不变条件下由于土骨架的蠕变特性引起的变形
初始状态 边界条件 一般方程
渗流固结过程
一维固结基本原理
P
h P
w
P
h h
P
h 0
t0
附加应力: 超静孔压: 有效应力:
z=p u = z=p ’z=0
渗流固结过程
0t
附加应力: z=p
土力学学习要求(专升本、东大教材)
《土力学》课程内容及学习要求东南大学交通学院二0一一年二月《土力学》课程内容及学习要求一.课程内容第1章土的物理性质及分类1.1 概述1.2 土的组成1.2.1土中固体颗粒1.2.2土粒粒度分析方法1.2.3土中水和土中气1.3 土的三相比例指标1.3.1指标的定义1.3.2指标的换算1.4 无粘性土的密实度1.4.1砂土的相对密实度1.4.2无粘性土密实度划分的其它方法1.5粘性土的物理特征1.5.1土的可塑性和界限含水量1.5.2粘性土的可塑性指标1.6 土的分类标准1.6.1巨粒土和粗粒土的分类标准1.6.2细粒土的分类标准1.7 地基土的工程分类1.7.1建筑地基土的分类1.7.2公路桥涵地基土的分类1.7.3公路路基土的分类习题及思考题第2章土的渗透性及渗流2.1 概述2.2 土的渗透性2.2.1土的层流渗透定律2.2.2渗透试验及渗透系数2.3 渗透破坏2.3.1渗流（动水）力2.3.2流砂（土）现象2.3.3管涌和潜蚀现象习题及思考题第3章土中应力3.1 概述3.2 土中自重应力3.2.1均质土中自重应力3.2.2成层土中自重应力3.3 基底压力（接触应力）3.3.1基本概念3.3.2基底压力的简化计算3.3.3基底附加压力3.4 地基附加应力3.4.1竖向集中力作用时的地基附加应力3.4.2竖向矩形荷载作用时的地基附加应力3.4.3竖向线荷载和条形荷载作用时的地基附加应力习题及思考题第4章土的压缩性及固结理论4.1 概述4.2土的压缩性4.2.1固结试验及压缩性指标4.2.2现场载荷试验及变形模量4.2.3土的弹性模量4.3饱和土中的有效应力4.4 土的单向固结理论4.4.1饱和土的渗透（流）固结4.4.2太沙基一维固结理论第5章地基沉降5.1 概述5.2 地基最终沉降量5.2.1按分层总和法计算5.2.2最终沉降量计算方法的讨论5.3 地基沉降与时间的关系5.3.1 地基固结过程中任意时刻的沉降量5.3.2利用沉降观测资料推算后期沉降量习题及思考题第6章土的抗剪强度6.1 概述6.2 土的抗剪强度理论6.2.1库伦公式及抗剪强度指标6.2.2莫尔-库论理论及极限平衡条件6.3 土的抗剪强度试验6.3.1直接剪切试验6.3.2三轴压缩试验6.3.3无侧限抗压强度试验6.3.4十字板剪切试验习题及思考题第7章土压力7.1 概述7.2 挡土墙侧土压力7.3 朗肯土压力理论7.3.1主动土压力7.3.2被动土压力7.4库伦土压力理论7.4.1主动土压力7.4.2被动土压力7.4.3朗肯理论与库伦理论的比较第8章地基承载力8.1 概述8.2 浅基础的地基破坏模式8.3 地基临界荷载8.3.1地基塑性区边界方程8.3.2地基的临塑荷载和临界荷载8.4 地基极限承载力8.4.1普朗德尔和赖斯纳极限承载力8.4.2太沙基极限承载力8.4.3魏锡克和汉森极限承载力8.5 地基容许承载力和地基承载力特征值习题及思考题第9章土坡和地基的稳定性9.1 概述9.2 无粘性土坡的稳定性9.3 粘性土坡的稳定性9.3.1整体圆弧滑动法土坡稳定分析9.3.2毕肖普条分法土坡稳定分析9.4地基的稳定性习题及思考题二.学习要求1土的物理水理性质及工程分类要求：1）土的成因类型2）土的三相图3）土的试验指标、计算指标的定义及定义式4）土的物理指标的定义及定义式或计算式5）土的物理指标之间关系6）无粘性土的密实度指标7）粘性土的稠度特征指标8）土的渗透性及压实性9）土的工程分类：国标、部标2土中应力计算要求：1）自重应力概念及计算2）基底（附加）压力概念及计算3）Boussinesq假定及解答4）空间问题附加应力计算：角点法、叠加原理均布荷载、三角形荷载、梯形荷载矩型基础5）Flamant假定及解答6) 平面问题附加应力计算：角点法、叠加原理均布荷载、三角形荷载、梯形荷载条型基础7）有效应力原理3土的压缩性及沉降计算要求：1）土的压缩性及压缩性指标2）载荷试验及变形模量3）地基沉降计算：分层总和法、规范法4）土的单向固结理论5）沉降与时间的关系：两类工程问题6）利用沉降观测资料求后期沉降4土的抗剪强度要求：1）土的抗剪强度：Coulomb定理、Mohr- Coulomb定理土体的极限平衡条件2）抗剪强度试验：直剪试验、三轴试验、无侧限抗压强度试验5土压力要求：1）土压力的概念及类型2）静止土压力计算3）朗肯土压力理论：基本原理、适用条件、计算公式工程中朗肯土压力计算4）库伦土压力理论：基本原理、适用条件、计算公式6地基承载力要求：1）地基破坏模式2）地基的临塑荷载、临界荷载的定义、计算3）地基极限荷载的定义、计算：普朗达尔、太沙基、汉森公式4）地基容许承载力和地基承载力特征值7土坡和地基的稳定性要求：1）无粘性土坡的稳定性计算2）粘性土坡的稳定性计算：整体稳定分析法、条分法三.学习计划安排四.教材及参考书1．土力学（第二版），东南大学等校合编，中国建筑工业出版社，2005 2．土质学与土力学，洪毓康，人民交通出版社。
东南大学土力学复习资料整理
1.土力学—利使劲学的普通原理，研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。
它是力学的一个分支。
2.地基：为支承基础的土体或岩体。
在结构物基础底面下，承受由基础传来的荷载，受建造物影响的那部分地层。
地基分为天然地基、人工地基。
3.基础：将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。
基础根据埋置深度不同划分为浅基础、深基础第二章土的三相组成及土的结构1.土的三相：水（液态、固态）气体（包括水气）固体颗粒（骨架）2.原生矿物。
即岩浆在冷凝过程中形成的矿物。
3.次生矿物。
系原生矿物经化学风化作用后而形成新的矿物4.粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝—硅酸盐晶体，颗粒成片状，是由硅片和铝片构成的晶胞所组叠而成。
5. d60—小于某粒径的土粒质量占土总质量60％的粒径，称为限定粒径（限制粒径）； d10—小于某粒径的土粒质量占土总质量10％的粒径，称为有效粒径；6.毛细水：受到水与空气交界面处表面张力的作用、存在于地下水位以上的透水层中自由水7.结合水－指受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。
这种电分子吸引力高达几千到几万个大气压，使水分子和土粒表面结实地粘结在一起。
结合水分为强结合水和弱结合水两种。
8.强结合水：紧靠土粒表面的结合水，其性质临近于固体，不能传递静水压力，具有庞大的粘滞性、弹性和抗剪强度，冰点为-78度，粘土只含强结合水时，成固体状态，磨碎后成粉末状态。
9.弱结合水:强结合水外围的结合水膜。
10.土的结构:指土粒单元的大小、形状、互相罗列及其联结关系等因素形成的综合特征。
土的结构和构造对土的性质有很大影响。
7.土的构造:物质成分和颗粒大小等都相近的同一土层及其各土层之间的互相关系的特征称之。
第三章1.土的天然密度：土单位体积的质量称为土的密度(单位为g／cm３或t／m３)，2.土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比(用百分数表示)3.土粒相对密度（比重）：土的固体颗粒质量与同体积4℃时纯水的质量之比。
东南大学 土力学与工程地质 7
Soil Mechanics Chapter 7Chapter 0 introduction坡 定 分 概述 均质无黏性土坡 均质无黏性土坡的稳定性分析 的稳定性分析 黏性土坡的稳定性分析 土坡稳定性分析的几个问题土坡稳定性分 分分析Soil Mechanics Chapter 77.1概述 7.1 概述 述※ 土坡：是指地表一切具有侧向临空面的 土体。
它包括天然土坡和人工土坡两种。
※ 按介质分：岩质土坡、 土质土坡由于地质作用而 自然形成的土坡 在天然土体中开挖 或填筑而成的土坡 天然土坡(山坡、江河岸坡等)人工土坡 (基坑、路基、堤坝等)Soil Mechanics Chapter 7Soil Mechanics Chapter 7※ 简单土坡：土坡的顶面和底面都是水平的， 并伸至无穷远，土坡由均质土组成。
坡肩 坡顶坡高 坡底 坡脚 坡角简单土坡Soil Mechanics Chapter 7天然土坡江、河、湖、海岸坡Soil Mechanics Chapter 7山、岭、丘、岗、天然坡贵州洪家渡Soil Mechanics Chapter 7人工 边坡露天矿Soil Mechanics Chapter 7小浪底土石坝Soil Mechanics Chapter 7天生桥一级面板堆石坝Soil Mechanics Chapter 7※滑坡（Landslide ）：是指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性的现象。
土坡的失稳往往存在外在和内在两方面的因素。
造成的因成土外在因素：剪应力的增加素坡失内在因素：土体自身抗剪强度稳的降低外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态。
如：基坑的开挖、路堤的填筑、土坡顶面上作用外荷载、土体内水的渗流、地震力的作用等。
土体内原有的应力平衡状态发生改变，超过极限状态则产生土体破坏，导致土坡坍塌。
土的抗剪强度由于受到外界因素的影响而降低，促使土坡失稳破坏。
土力学-第5章 土的压缩性可编辑全文
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
东南大学等四校合编《土力学》第4版重点笔记
东南大学等四校合编《土力学》第4版重点笔记东南大学等四校合编《土力学》（第4版）笔记和课后习题（含考研真题）详解目录绪论0.1 复习笔记第一章土的组成1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 考研真题与典型题详解第二章土的物理性质及分类2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 考研真题与典型题详解第三章土的渗透性及渗流3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 考研真题与典型题详解第四章土中应力4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 考研真题与典型题详解第五章土的压缩性5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 考研真题与典型题详解第六章地基变形6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 考研真题与典型题详解第七章土的抗剪强度7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 考研真题与典型题详解第八章土压力8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 考研真题与典型题详解第九章地基承载力9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 考研真题与典型题详解第十章土坡和地基的稳定性10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 考研真题与典型题详解第十一章土在动荷载作用下的特性11.1 复习笔记11.2 课后习题详解11.3 考研真题与典型题详解•试看部分内容复习笔记考点一：土力学的概念及学科特点★（1）土力学是指研究土体的一门力学，它是研究土体的应力、变形、强度、渗流及长期稳定性的一门学科。
广义的土力学包括土的生成、组成、物理化学性质及分类在内的土质学。
（2）土是由岩石经历物理、化学、生物风化作用以及剥蚀、搬运、沉积作用等交错复杂的自然环境中所生成的各类沉积物。
（3）特殊土有遇水沉陷的湿陷性土（如常见的湿陷性黄土）、湿胀干缩的胀缩性土（习称膨胀土）、冻胀性土（习称冻土）、红黏土、软土、填土、混合土、盐渍土、污染土、风化岩与残积土等。
（4）对土的基本力学性质和土工问题计算方法的研究验证，是土力学的两大重要研究课题。
东南大学《土力学》7 压缩性
t
s
3
e
3
t
Es 1 Ee 1
p(kPa)
=s/H0
- p曲线
土的压缩性 §5.2 固结试验及压缩性指标
e e0 e
1
孔隙
固体 颗粒
S H0
由三相草图：
H0 1 e0 H0 S 1 e
e
e0
(1
e0
)
S H0
可得到e-p关系
固结试验
土的压缩性 §5.2 固结试验及压缩性指标
墨西哥城的一幢建筑， 可清晰地看见其发生的 沉降及不均匀沉降。该 地的土层为深厚的湖相 沉积层，土的天然含水 量高达 650 ％，液限 500% ，塑性指数 350 ， 孔隙比为 15 ，具有极 高的压缩性。
工程实例
9
土的压缩性
Kiss
由于沉降相互影 响，两栋相邻的 建筑物上部接触
工程实例
10
土的压缩性
土的压缩性 §5.3 应力历史对压缩性的影响
e
p(lg)
正常固结土的原位 压缩曲线：直线
正常固结土初始压缩曲线
土的压缩性 §5.3 应力历史对压缩性的影响
e
原位压
A 缩曲线
沉积过程
C
取样过程
B
压缩试验
AB：沉积过程，到B点应
力为p
BC：取样过程，应力减
小，先期固结压力为p
CD：压缩试验曲线，开
由固结试验整 理得到的三条 常用曲线
先期固结压力
原位压缩曲线及原位再压缩曲线
小结
土的压缩性
土的变形模量 土的弹性模量
自学
确定pc,p1的作用线 因为pc>p1,点D(e0,p1)位于再
土力学-土的压缩性及地基沉降
单向压缩（完全侧限）时，单位竖向压力增量产生的孔隙比减小量。
av e0 e 1 p1 p 0
e1 e 0 p1 p 0
e p
（MPa-1）
e
问题：对同一种土，压缩系数是否为常数？
• 标准压缩系数a1-2
欠固结土： pc<p0。 under consolidated clay 土层压缩尚未完成。 超固结土： pc>p0。 over consolidated clay 以前承受过更大的固结压力。
p0 h
pc p0
过去地表（超固结）
当前地表（正常固结）
过去地表（欠固结）
h
超固结比 over consolidation ration
膨胀指数 swelling index
Cs
e1 e 2 lg p 2 p 1
（回弹曲线）
4. 应力历史对黏性土压缩性的影响
（1） 原状土样压缩曲线的特征
e
再加载 从土层中取出（卸载）
土样在自重应力作 用下的压缩过程
试验加载
卸载
平 缓 段
直线段
lg p
p c 先期固结压力
自重应力
问题：为什么原状黏性土的压缩曲线会呈现出平缓段和直线段？
n
黏 土
s
s
i 1
粉 质 黏 土
7 8
9 自重应力 q z 附加应力
z
8 9
i
4. 计算内容
（1）分层 hi 0 .4 b • 为什么要分层？ a. 应力随深度变化。（包括自重应力和附加应力） b. 压缩性随深度变化： 不同深度土层类型的不同；土的压缩性与其应力状态有关，因此 即使同一种土，不同深度的压缩性也不同。
土力学第3章土的压缩性与地基沉降计算
pc p0
第14页/共27页
e
e
e
p
z z p0 pc
OCR 1 正常固结状态
p
p0 pc
pc p0 OCR 1
超固结状态
p
pc p0
pc p0 OCR 1
欠固结状态
第15页/共27页
先期固结压力 pc 的确定
Casagrande 法
1. 在e-lgp曲线上，找出曲 率半径最小的点A
3.1.3 土的回弹曲线与再压缩曲线 土的回弹曲线与再压缩曲线
在进行室内试验过程中，当土压力加到某一数值后，逐渐卸压，土样 将发生回弹，土体膨胀，孔隙比增大，若测得回弹稳定后的孔隙比， 则可绘制相应的孔隙比与压力的关系曲线称为回弹曲线。
第12页/共27页
3.1.4 应力历史对压缩性的影响
一、沉积土的应力历史
后，进行逐级加压固结（一
般按p=50kPa、100kPa、
200kPa、300kPa、400kPa
5级加荷），测定各级压力p
作用下土样的压缩稳定后的
孔隙比变化。
三联固结仪
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• 压缩仪示意图
试验方法：侧限压缩试验
加压活塞 刚性护环
荷载 透水石 环刀
土样
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
2. 作水平线m1
3. 作A点切线m2
4. 作m1,m2 的角分线m3
5. m3与试验曲线的直线段 交于点B
pc
6. B点对应开普顿在对大量资料
进行统计分析的基础上
提出了按塑性指数近似
•
确定pc 的公式可供参考。 式中， -土的不排水剪抗
土力学 东南大学等7-1土的抗剪强度教材
该点已破坏(处于剪破状态)
解2、
max
1 2
(
1
3)
1 (420 180) 120Kpa 2
或
max
1 2
(
1
3 )sin 2
(2 90)
f tg c
1 3 1 3 cos 2
2
2
(2 90 cos 2 0)
最大剪应力作用平面上的σ
1 3 420 180 300Kpa
τ<τf τ=τf
τ>τf
弹性平衡状态 极限平衡状态 破坏状态
莫尔－库仑破坏准则
强度线
• 莫尔应力圆与库仑强度线相切的应力状态作为 土的破坏准则
(目前判别土体所处状态的最常用准则)
莫尔－库仑破坏准则
A
c f 2 f
3
1
cctg 1/2(1 +3 )
s in
1 2
1
3
c cot
1 2
1
3
1
第7章
土的抗剪强度
Shear strength of soil
§7.1 概述 §7.2 土的抗剪强度理论 §7.3 土的抗剪强度试验 §7.4 三轴压缩试验中的孔隙水压力系
数 §7.5 饱和黏性土的抗剪强度 §7.6 应力路径在强度问题中的应用 §7.7 无黏性土的抗剪强度
第7章 土的抗剪强度 §7.1 概述
量测 （=T/A）
P
上盒
A
f
c
O
f tan f tan c
下盒
S
tan — 内摩擦系数；
T
tan — 内摩擦力
第7章 土的抗剪强度 §7.2土的抗剪强度理论
第四章土的压缩性及固结理论
第4章 土的压缩性及固结理论
Consolidation
《土力学》 第4章 土的压缩性及固结理论
§4.1 概述
Dr. Han WX
土的压缩性是指土体在压力作用下体积缩小的特性。
试验研究表明，在一般压力(100一600kPa)作用下，土粒和土中水的压缩 量与土体的压缩总量之比是很微小的，可以忽略不计，很少量封闭的土中气被 压缩，也可忽略不计。
3
《土力学》 第4章 土的压缩性及固结理论
§4.1 概述
Dr. Han WX
室内试验测定土的压缩性指标，常用不允许土样产生侧向变形，即侧限条
件的固结试验，非饱和土只用于压缩时，亦称压缩试验。
土的固结试验可以测定土的压缩系数a、压缩模量Es等压缩性指标。 室内土样在侧限条件下所完成的固结，常称为K0固结，K0为土的静止侧压力系 数，它是水平向有效应力与竖向有效应力之比的比例系数。通过室内土的三轴 压缩试验，可以测定土的弹性模量E,还可测定K0固结抗剪强度指标。
§4.2 土的压缩性 4.2.1 固结试验及压缩性指标
Dr. Han WX
正常固结线
回弹再压缩线
e Cc logz '
e Cs logz '
15
《土力学》 第4章 土的压缩性及固结理论
§4.2 土的压缩性
Dr. Han WX
4.2.2 现场载荷试验及变形模量
土的压缩性指标，除从室内试验测定外，还可以通过现场原位测试取得。
Dr. Han WX
1．浅层平板载荷试验及变形模量
(2)当出现下列情况之一时，即可终让加载：①承压板周围的土有明显的侧向挤出(砂 土)或发生裂纹(粘性土和料土)；②沉降s急骤增大，荷载—沉降(p-s)曲线出现陡降段； ③在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准；④s／b＞0.06(b为承压板的 宽度或直径)。
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目录
绪论
0.1复习笔记
第一章土的组成
1.1复习笔记
1.2课后习题详解
1.3考研真题与典型题详解
第二章土的物理性质及分类
2.1复习笔记
2.2课后习题详解
2.3考研真题与典型题详解
第三章土的渗透性及渗流
3.1复习笔记
3.2课后习题详解
3.3考研真题与典型题详解
第四章土中应力
4.1复习笔记
4.2课后习题详解
4.3考研真题与典型题详解
第五章土的压缩性
5.1复习笔记
5.2课后习题详解
5.3考研真题与典型题详解
第六章地基变形
6.1复习笔记
6.2课后习题详解
6.3考研真题与典型题详解
第七章土的抗剪强度
7.1复习笔记
7.2课后习题详解
7.3考研真题与典型题详解
第八章土压力
8.1复习笔记
8.2课后习题详解
8.3考研真题与典型题详解
第九章地基承载力
9.1复习笔记
9.2课后习题详解
9.3考研真题与典型题详解
第十章土坡和地基的稳定性10.1复习笔记
10.2课后习题详解
10.3考研真题与典型题详解
第十一章土在动荷载作用下的特性11.1复习笔记
11.2课后习题详解
11.3考研真题与典型题详解。
《土力学》教案——第四章-土的压缩性和地基沉降计算
教学内容设计及安排第一节土的压缩性【基本内容】 【工程实例】土体压缩性——土在压力（附加应力或自重应力）作用下体积缩小的特性。
地基土压缩－→地基的沉降 沉降值的大小取决于⎩⎨⎧性、各土层厚度及其压缩地基土层的类型、分布布建筑物荷载的大小和分地基土的压缩实质 减少。
会被压缩，也会被排出部分）；）不变；但会被排出（孔隙水体积（不变；土粒体积（v as V V V V ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧ω)土的固结——土体在压力作用下其压缩量随时间增长的过程。
【讨论】土体固结时间长短与哪些因素有关？一、侧限压缩试验及e －p 曲线1．侧限压缩试验（固结试验）侧限——限制土样侧向变形，通过金属环刀来实现。
试验目的——研究测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的各项压缩指标。
试验设备——固结仪。
2．e －p 曲线要绘制e －p 曲线，就必须求出各级压力作用下的孔隙比——e 。
如何求e ？看示意图：设试样截面积为A ，压缩前孔隙体积为V v0，土粒体积为V S0，土样高度为H 0，孔隙比为e 0（已测出）。
压缩稳定后的孔隙体积为V v ，土粒体积为V S ，土样高度为H 1，孔隙比为e ，S 为某级压力下样式高度变化（用测力计测出），cm 。
依侧限压缩试验原理可知：土样压缩前后试样截面积A 不变，V S0＝V S1，则有：)1(000e H Se e +-= 利用上式计算各级荷载P 作用下达到的稳定孔隙比e ，可绘制如图3-2所示的e －p 曲线，该曲线亦被称为压缩曲线。
常规试验中，一般按P =50kPa 、100 kPa 、200 kPa 、400 kPa 四级加荷，测定各级压力下的稳定变形量S ，然后由式（3-2）计算相应的孔隙比e 。
压缩曲线⎪⎩⎪⎨⎧—压缩性低。
—平缓著。
土的孔隙比减少得愈显量作用下，—说明在相同的压力增—越陡二、压缩性指标1．压缩系数 dpde-=α α——压缩系数，MP a －1，负号表e 随P 的增长而减小。
土力学压缩性
第三章 土的压缩性和基础沉降计算
地基沉降计算的e～p曲线法
一、分层总和法简介实际计算地基土的压缩量时，只须考虑某一深度范围内内土层的压缩量，这一深度范围内的土层就称为“压缩层”。对于一般粘性土，当地基某深度的附加应力σz 与自重应力σs之比等于0.2时，该深度范围内的土层即为压缩层；对于软粘土，则以σz / σs=0.1为标准确定压缩层的厚度。
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第三章 土的压缩性和基础沉降计算
（四）其它压缩性指标广义虎克定律：泊松比：0.3~0.4，饱和土在不排水条件下接近0.5变形模量与压缩模量之间的关系：
变形模量
土的类型
变形模量(kPa)
土的类型
变形模量(kPa)
泥炭
100－500
松砂
10000－20000
塑性粘土
500－4000
式中：e1，e2分别为p1，p2所对应的孔隙比。
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第三章 土的压缩性和基础沉降计算
虽然压缩系数和压缩指数都是反映土的压缩性的指标，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是常数。为了研究土的卸载回弹和再压缩的特性，可以进行卸荷和再加荷的固结试验。
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第三章 土的压缩性和基础沉降计算
分层总和法的基本思路是：将压缩层范围内地基分层，计算每一分层的压缩量，然后累加得总沉降量。分层总和法有两种基本方法：e~p曲线法和e～lgp曲线法。
第22页/共68页
第三章 土的压缩性和基础沉降计算
二、用e～p曲线法计算地基的最终沉降量（1）首先根据建筑物基础的形状，结合地基中土层性状，选择沉降计算点的位置；再按作用在基础上荷载的性质（中心、偏心或倾斜等情况），求出基底压力的大小和分布。
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•100
•1000
•§5.2 固结试验及压缩性指标
•e-lgp 曲线 •e
特点2： 起始状态不同，但压缩 曲线最终趋近于同一条直 线
•§5.2 固结试验及压缩性指标
•e-lgp 曲线
•e •10. 0
•扰动增加
•0. 8
•0.4•02. e0 6
•重塑 样
•原状 样
•特点3： •扰动越小，压缩曲 线越接近于直线
沉降
速率
• 一维固结 • 三维固结
•
§5 土的
压缩性
•
§6 地
基变形
•主线、重点：
一维问题！
• 第五章：土 的 压 缩 性
本章提要 • 土的压缩性 -测试方法和指标
•
本章特点 • 有较多经验性假设和公式
学习难点 • 几个压缩性指标的关系
• 应力历史及先期固结压力
• 第五章：土的压缩性
• §5.1 概述 • §5.2 固结试验及压缩性指
•冰川融化
•引起卸载 ，使土处于 回弹状态
•p(lg)
原状土的原位再压缩曲线 ：
客观存在的，无法直接得
•原位压缩及到 原位再压缩曲线
•§5.3 应力历史对压缩性的影响
基本假定： 取样后不回弹，即土样取出后孔隙比保持不 变，(e0, p1)点位于原状土初始压缩或再压缩 曲线上 压缩指数Cc和回弹指数Ce为常数 试验曲线上的0.42e0点不受到扰动影响，未 受扰动的原位初始压缩曲线也应相交于该点
交于点B 6. B点对应于先期固结压
力p
•e
•A
•C •m •B
•pc
•1 •3 •2
•D
•p(lg)
•先期固结压力p的确定
•e
•d
•§5.3 应力历史对压缩性的影响
• 沉积ab 正常固结土: • 取样bb
• 室内试验 原状土的原位b压cd缩曲线：
客观存在的，无法直接得
到 超固结土:
•水位上升
•土层剥蚀
体积压缩系数：
•p
•P
1
•e •se
0
•P
•P
3
2
•e •e 1 2•s •s 2
1
单位压应力变化
引起的单位体积的 体积变化
•E s•1
•E e •1
•=s/
- p曲线H0
•t
•s
3
•e
3
•t
•p(kPa )
• •e e 0 •e
•1
•§5.2 固结试验及压缩性指标
•孔 隙
•固体 •颗粒
•S
的原位压缩曲线
•正常固结土原位压缩曲线的推求
•§5.3 应力历史对压缩性的影响
推定方法
•原位再 压缩曲线
•p(lg)
确定pc,p1的作用线 因为pc>p1,点D(e0,p1)位于再
压缩曲线上
过D点作斜率为Ce的直线DB，
DB为原位再压缩曲线
以0.42e0在压缩曲线上确定C
点，BC为原位初始压缩曲线
•e-p 曲线
•e
•1.0 •0.9 •0.8 •0.7 •0.6
•0 •100 •200 •300 •400
•压缩系数，kPa-1，MPa-1
不同土的压缩系数不同，
a越大，土的压缩性越大
同种土的压缩系数a不是
常数，与应力p有关
通常用a1-2即应力范围为
100-200 kPa的a值对不同 土的压缩性进行比较
•H
0
•由三相草图 ：
•可得到e-p关 系
固结试验
•§5.2 固结试验及压缩性指标
•e-p 曲线 •e
•1.0 •0.9 •0.8 •0.7 •0.6
•0 •100 •200 •300 •400
•P
•P3
•P2
•P1
•e s
•e0
•e1 •e2 •s1 •s2
•t
•s3 •e3
•t
•§5.2 固结试验及压缩性指标
已知： • 试样初始高度H0 • 试样初始孔隙比e0
试验结果： •每级压力p作用下 ，试样的压缩变形S
•百分 表
•环 刀
•试 样
•p
•P
•P
3
•P
2
1
•e •se
0
•e •e 1 2•S •S 2
1
•t
•S
3
•e
3
•t
•§5.2 固结试验及压缩性指标
固结（变形）模量 kPa ,MPa
•初始加载Es •卸载和重加载Ee
•支架
•§5.2 固结试验及压缩性指标
2、试验方法
•测定： •轴向应力
•施加荷载，静置至变形稳定 •逐级加大荷载
•轴向变形 •时间
•试验结果
•P ：
•P3
•P2
•P1
•e s
•e0
•e1 •e2 •s1 •s2
•t
•s3 •e3
•t
•百分表
•透水石
•传压板
•水 槽 •环 刀 •内 环 •试样
•§5.2 固结试验及压缩性指标
•e-p 曲线 •e
•1.0
•0.9
•压缩系数
•a1-2常用于 比较土的压
缩性大小
•0.8 •0.7 •0.6
•0 •100 •200 •300 •400
土的类别 a1-2 (MPa-1)
高压缩性土
>0.5
中压缩性土 0.1-0.5
低压缩性土
<0.1
压缩模量
•§5.2 固结试验及压缩性指标
压缩系数 体积压缩系数
-e/(lgp的影响
•先期固结压力 •历史上所经受到的最大压力pc （指有效应力）
• p1= z：自重压力 • pc = p1 ：正常固结土 • pc > p1 ：超固结土 • pc < p1 ：欠固结土
•超固结比：
•OCR=1：正常固结 •OCR>1：超固结 •OCR<1：欠固结
•工 程 实
•9
•Kis s
•由于沉降相互 影响，两栋相邻 的建筑物上部接 触
•工 程 实 •10
•新建筑引起原 有建筑物开裂
•建筑物过长：长高比7.6:1
•47m
•39
•87
•150
•194 •199
•175
•沉降曲线(mm)
•工 程 实 例
•工 程 实
•工 程 实
• 第五章：土的压缩性
[学习]东南大学土力学7压 缩性
基础与主线
•预 备
渗透特性 变形特性 强度特性
•具体 •应用
•第一章 土的组成 •第二章 土的物理性质和工程分 类 •第三章 土的渗透性及渗流
•第四章 土中应力
•第五、六章 土的压缩性和地基变形
•第七章 土的抗剪强度
•第八章 土压力 •第九章 地基承载力 •第十章 土坡和地基稳定性
相同p1 时，一般OCR越大 ，土越密实，压缩性越小
•§5.3 应力历史对压缩性的影响
•e
•正常固结土的原
•p(l
位压缩曲线：直线
g)
•正常固结土初始压缩曲
•§5.3 应力历史对压缩性的影响
•e
•A
•原位压 缩曲线
•沉积过 程
•C
•取样过 程
•B
•压缩试 验
•D
•p •p(l
c
g)
AB：沉积过程，到B点应
DBC即为所求的原位再压缩和
压缩曲线
•超固结土原位再压缩曲线的推求
- p（或）曲线 e – p（或）曲线 e – lgp（或lg）曲线
•由固结试验整 理得到的三条 常用曲线
先期固结压力
原位压缩曲线及原位再压缩曲线
•小 结
• §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
•§5.2 固结试验及压缩性指标
1、固结仪（固结仪）
固结容器： 环刀、护环、导环、透
水石、加压上盖和量表架 等
•变形测 量•固结容
器
•加压设备
加压设备：杠杆比例1:10 变形测量设备
•原位初始压缩曲线的推
•§5.3 应力历史对压缩性的影响
•e
•e •10. 0
•扰动增加
•原状 样
•0.
8
•重塑样
•0.4•02. e0 6
•0.1
1
10
•0. p(100kPa)
4
•不同扰动程度试样的
室内压缩曲线
•§5.3 应力历史对压缩性的影响
•原位压 缩曲线
•p(lg)
推定方法
对正常固结土先期固结压力 (e0,pc)位于原位压缩曲线上 以0.42e0在压缩曲线上确定C点 通过B、C两点的直线即为所求
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
•左部：1709年 右部：1622年 地基：20多米厚粘土
•问题： •沉降2.2米，且左 右两部分存在明显 的沉降差。左侧建 筑物于1969年加固
•墨西哥某宫 殿
•工 程 实
•墨西哥城的一幢建筑 ，可清晰地看见其发生 的沉降及不均匀沉降。 该地的土层为深厚的湖 相沉积层，土的天然含 水量高达 650 ％，液限 500% ，塑性指数 350 ，孔隙比为 15 ，具有 极高的压缩性。
•e
•0.1
1
10
•0. p(100kPa)
4
•推断：原状土的原位压缩曲线为直线
•
原状土的原位再压缩曲线也是直线