4第四章 土的压缩与固结PPT课件

2020/10/30
11
第四章 土的压缩与固结
（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： E Es1122
土的类型 变形模泥量炭
塑性粘土 硬塑粘土 较硬粘土
变形模量(kPa) 土的类型
100－500
松砂
500－4000
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。
2020/10/30
10
第四章 土的压缩与固结
（四）其它压缩性指标
除了压缩系数和压缩指数之外，还常用到体积压缩系数ms、压缩模 量Es 和变形模量等。
体积压缩系数mv定义为土体在单位应力作用下单位体积的体积变化 ，其大小等于a /(1+e1)，其中，e1为初始孔隙比。
时，均认为土体压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果。 土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。
在三维应力边界条件下，饱和土体地基受荷载作用后产生的总沉降
量St可以看作由三部分组成：瞬时沉降Si、主固结沉降Sc、次固结沉降 Ss，即
St=Si+Sc+Ss
2020/10/30
2
第四章 土的压缩与固结
瞬时沉降是指在加荷后立即发生的沉降。对于饱和粘土来说， 由于在很短的时间内，孔隙中的水来不及排出，加之土体中的水和 土粒是不可压缩的，因而瞬时沉降是在没有体积变形的条件下发生 的，它主要是由于土体的侧向变形引起的，是形状变形。如果饱和 土体处于无侧向变形条件下，则可以认为Si=0。
在附加应力作用下，地基土将产生体积缩小，从而引起建筑物基础的 竖直方向的位移（或下沉）称为沉降。
为什么研究沉降？
基础的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响上部建筑物的正
常使用，甚至会危及建筑物的安全。
2020/10/30
1
第四章 土的压缩与固结
4-2 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。 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
ei e0HH0i 1e0
e0
ds
10 0
w
2020/10/30
5
第四章 土的压缩与固结
（一）室内固结试验与压缩曲线
根据固结试验的结果可建立压力p与相应的稳定 孔隙比的关系曲线，称为土的压缩曲线。
压缩曲线可以按两种方式绘制，一种是按普通 直角坐标绘制的e~p曲线；另一种是用半对数直角坐 标绘制的e~lgp曲线。
同一种土的孔隙比并不是固定不变的，所谓的稳 定也只是指附加应力完全转化为有效应力而言的。
2020/10/30
6
第四章 土的压缩与固结
（二）压缩系数（ e~p曲线） 压缩曲线反映了土受压后的压缩特性。 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。
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。
为了研究土的压缩特性，通常可在试验室内进行固结试验，从而测
定土的压缩性指标。室内固结试验的主要装置为固结仪，如图所示。
用这种仪器进行试验时，由于刚性护 环所限，试样只能在竖向产生压缩，而不 能产生侧向变形，故称为单向固结试验或 侧限固结试验。
2020/10/30
4
第四章 土的压缩与固结
土的压缩变形常用孔隙比e的变化来表示。 试验中，测量每级荷载下竖向压缩量，然后用下式计算ei。
压缩模量Es定义为土体在无侧向变形条件下，竖向应力与竖向应变 之比，其大小等于1/mv=( 1+e1) / a ,即Es=σz /εz 。 Es的大小反映了土体在 单向压缩条件下对压缩变形的抵抗能力。
变形模量E表示土体在无侧限条件下应力与应变之比，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。E的 大小反映了土体抵抗弹塑性变形的能力。
密实砂
4000－8000 密实砂砾石
8000－15000
变形模量(kPa) 10000－20000 50000－80000 100000－200000
2020/10/30
四章 土的压缩与固结
4-1 概 述
如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本身的自重 应力，而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的附加应力作 用，这都将导致地基土体的变形。
土体变形可分为：体积变形和形状变形。
本章只讨论由正应力引起的体积变形，即由于外荷载导致地基内正应 力增加，使得土体体积缩小。
属低压缩性土 属中压缩性土 属高压缩性土
2020/10/30
8
第四章 土的压缩与固结
（三）压缩指数与回弹再压缩曲线
土的固结试验的结果也可以绘在半对数坐标上，即坐标横轴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Cc来表示土的压缩性高低，即
2020/10/30
7
第四章 土的压缩与固结
压缩系数a是表征土压缩性的重要指标之一。
在工程中，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。
我国的《建筑地基基础设计规范》按a1-2的大小，划分地基土的压 缩性。
当a1-2 ＜0.1MPa-1时 当0.1MPa -1 ≤ a1-2＜0.5MPa -1时 当a 1-2≥0.5MPa -1时
在荷载作用下饱和土体中孔隙水的排出导致土体体积随时间逐 渐缩小，有效应力逐渐增加，这一过程称为主固结，也就是通常所 指的固结。它占了总沉降的主要部分。
土体在主固结沉降完成之后在有效应力不变的情况下还会随着 时间的增长进一步产生沉降，这就是次固结沉降。
2020/10/30
3
第四章 土的压缩与固结
二、土的压缩性指标 （一）室内固结试验与压缩曲线
式中：e1，e2分别为p1，p2所对应的孔隙比。
当cc ＜0.2时 当0.2 ≤ cc＜4时
当cc≥4时
属低压缩性土 属中压缩性土 属高压缩性土
2020/10/30
9
第四章 土的压缩与固结
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。