土力学第五章土压缩性与地基沉降计算(92页,图文)

p1
e1 e2 lg p2
p1
土的压缩指标——压缩指数
压缩指数Cc在压力较大时为常数，不随压力的 变化而变化。
压缩指数越大，土的压缩性越高。
低压缩性土 Cc < 0.2
中压缩性土 Cc = 0.2 ~ 0.4
高压缩性土 Cc > 0.4
土的回弹曲线和再压缩曲线
e～p 曲线
回弹曲线与初始压 缩曲线并不重合；
ΔH H0
1
e0
土的压缩曲线
软粘土 密实砂土
e～p 压缩曲线
软粘土 密实砂土
e～lg p 压缩曲线
土的压缩指标——压缩系数
a tan α Δe e1 e2
α
Δp p2 p1
(kPa-1，MPa-1)
土的压缩指标——压缩系数
土的压缩系数a的值与土所受的荷载大小有关。
工程上一般采用压力间隔p1=100kPa至p2=200kPa
地基沉降量与作用在基础上的荷载的性质和大小 有关。一般而言，荷载愈大，产生的地基沉降量 也愈大；而偏心荷载产生的沉降差要比中心荷载 产生的沉降差大。
土的压缩性的有关概念
附加应力作用下土体的变形：
体积变形： 由正应力引起，会使土的体积缩小，产生压密， 一般不会导致土体破坏。
形状变形（剪切变形）： 由剪应力引起，是导致土体发生破坏的主要原因。 当剪应力超过一定限度时，土体将产生剪切破坏， 此时土体将产生连续变形。
ΔH
e1 e2 1 e1
H1
Δe 1 e1
H1
Es
Δp ΔH H1
e
p
1 e1
1 e1 a
压缩模量不是常数，而是随着压力大小而变化。
土的压缩指标——压缩模量
低压缩性土 中压缩性土 高压缩性土 Es > 15MPa Es = 4~15MPa Es < 4MPa
土的压缩指标——压缩指数
Cc
lg
e1 e2 p2 lg
时对应的压缩系数a1-2 来评价土的压缩性。
a12
Δe Δp
e100 e200 0.2 0.1
a1-2 < 0.1 MPa-1 0.1 ≤ a1-2 < 0.5 MPa-1
a1-2 ≥ 0.5 MPa-1
低压缩性土 中压缩性土 高压缩性土
土的压缩指标——压缩模量
压缩模量：土在完全侧限的条件下竖向应力增量 与相应的应变增量的比值。
0.9
0.8
0.7
0.6 0
100 200 300 400 p(k Pa)
室内侧限压缩试验（固结试验）
用环刀切土的方向应与土天然状态的垂直方向 一致。
常规压缩试验的加载等级为50kPa、100kPa、 200kPa、300kPa、400kPa。
每级荷载的恒压时间标准 ➢ 恒 压 24 小 时 或 在 1 小 时 内 的 压 缩 量 不 超 过e～lg ຫໍສະໝຸດ 压缩曲线土的前期固结压力
建筑物地基沉降的研究内容： ➢ 绝对沉降量的大小 ➢ 沉降与时间的关系
第一节 土的压缩性试验 及压缩性指标
一、室内压缩试验及压缩模量
室内侧限压缩试验（固结试验）
百分表 压缩容器
加
压
支架
设
备
压缩仪
室内侧限压缩试验（固结试验）
压缩容器
环 刀 内 径 通 常 有 6.18cm 和 7.98cm 两 种 ， 相 应 的 截 面 积 为 30cm2 和 50cm2 ， 高度为2cm。
压力完全卸除以后， 土样中有残留的塑 性变形（残余变 形），但也有恢复 的弹性变形；
超过卸载点后，再 压缩曲线就像是初 始压缩曲线的延长 线。
土的回弹指数（再压缩指数）
回弹指数Ce ： 卸载段和再压缩段 的平均斜率。
回弹指数远小于压
Ce
缩指数。
对于一般粘性土，
Ce≈(0.1～0.2)Cc。
第五章 土的压缩性 与地基沉降计算
内容提要
土的压缩性试验及压缩性指标 地基沉降的实用计算方法
➢ 分层总和法 ➢ 规范法（应力面积法）
饱和粘性土地基沉降与时间的关系
与地基沉降有关的工程实例
比萨斜塔
地基不均匀沉降 导致建筑物发生倾 斜的典型实例。
与地基沉降有关的工程实例 苏州虎丘塔
与地基沉降有关的工程实例
土的压缩性的有关概念
土的压缩性： 在外力作用下土体积缩小的特性。
土的压缩性的主要特点： ➢ 土的压缩主要是由于土体中孔隙体积减少，孔隙
水排出而引起的。 ➢ 对于不同土类而言，由于孔隙水的排出而引起的
土体压缩过程所需要的时间并不相同。
土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。
土的压缩性的有关概念
0.01mm； 标准压缩（固结）试验 ➢ 每级荷载恒压1～2小时，最后一级荷载才恒压
24小时。 快速压缩（固结）试验
室内侧限压缩试验（固结试验）
p
ΔH
VV=e0
VV=e
H0-ΔH
Vs=1
Vs=1
(H0-ΔH)/(1+e)
H0 H0/(1+e0)
压缩前
H0 H0 H 1 e0 1 e
压缩后
e
e0
Es
Δp Δε
Δp ΔH H
压缩模量的大小反映了土体在单向压缩的条件下 对压缩变形的抵抗能力。
土的压缩指标——压缩模量
p1
p2
ΔH
VV=e1
VV=e2
H2
Vs=1
Vs=1
H2/(1+e2)
H1 H1/(1+e1)
H1 H 2 H1 ΔH 1 e1 1 e2 1 e2
土的压缩指标——压缩模量
墨西哥艺术宫 地基严重沉降
与地基沉降有关的工程实例
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
地基沉降的产生
内 因
土具有 压缩性
外 因
外荷载产生的 附加应力作用
地基产生沉降
荷载的性质和大小 土的压缩特性 地基土厚度
地基沉降的产生
地基的沉降量首先与土的压缩性有关，压缩性高 的土沉降量大，压缩性低的土沉降量小。
透水石的作用是使土样 受压后孔隙水排出。
由于金属环刀与刚性护 环的限制，土样在竖向 压力作用下只能发生竖 向变形，无侧向变形。
侧限压 缩试验
测定： 竖向压力 竖向变形
试验过程：
P
P3
P2
P1
es
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
试验结果：
e
1.0
地基沉降： 在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引 起的竖直方向的位移称为沉降。
产生地基沉降的其他原因： ➢ 湿陷性黄土地基的湿陷沉降； ➢ 大城市由于过度开采地下水造成的地面沉降。 （原因：地下水位下降以后地层的自重应力增大）
土的压缩性的有关概念
为了保证建筑物的安全和正常使用，地基的最大 沉降量和沉降差都必须控制在一定的范围之内。