土的压缩性和地基沉降计算PPT幻灯片课件

Si

n i 1
e1i e2i 1 e1i
hi
n

a de dp
单位：MPa-1
(负号表示随着压力P 的增加 e 逐渐减小)
在压缩曲线中以曲线上两点连线的斜率表示压缩系数。
a tan e e1 e2
p p2 p1
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用 压缩系数 评价土的压缩性
为了统一标准，实用上 采用e-P曲线上P1=100kPa 和 P2=200kPa 所 对 应 的压缩系数 a1-2。
仪
底座
特点：只有竖向变形，而无侧向变形——完全侧限条件
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室内压缩试验原理
孔隙比e0=
孔隙体积 土颗粒体积
假设：土样横截面积为1，则
Vv0= e0Vs H0
V H 0 H1 H 0 S
1 e0 1 e2 1 se2
P
S
Vv1 = e1Vs
H1
V H 0 H1 H 0 S
H

e1 e2 1 e1
H1

e 1 e1
H1
a e p
e ap
Es
z z

p H
H1
1 e1 a
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用Es判断土的压缩性——常用Es（1-2）
Es

1 e1 a
基本原则: Es越小，土的压缩性越高。
判别标准：
Es< 4MPa时，称为高压缩性土；
4MPa Es 20MPa时，称为中等压缩性土；
Es20 MPa时，称为低压缩性土。
高
中等
低
Cc
4
20MPa
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4.1.2 现场荷载试验及变形模量E
1.现场载荷试验： 通过承压板对地基土分级施加压力P，观测相应的变形 S，根据试验结果绘制P-s曲线，判断土的变形特性。
加荷稳压装置 反力装置 观测装置
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2.基本原理
将地基划分为薄压缩层，采用土层一维压缩变形量的基本计
算公式，分别计算基础中心点下各薄层的变形量，最后求将
各土层的压缩变形量总和。
Si

e1i e2i 1 e1i
hi
e1i e2i ai p2i p1i zi
1 e1i
1 e1i
Esi
S
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4.2 地基最终沉降量计算
最终沉降量——地基土层在上部结构荷载作用下达到 压缩稳定时基础底面的沉降量。
常用计算方法——分层总和法、规范法
计算原理——薄压缩层地基沉降计算 需满足的条件： （1）薄压缩层H<0.5b(b为基础宽度)； （2）σz近似沿深度成直线分布 。
结论：一维压缩——室内侧限压缩试验成果
土的固结——土的压缩随时间而增长的过程。
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压缩的实质：就是孔隙中的水和空气被挤出土体的过程。
重要研究内容 ——土体压缩性的大小 室内压缩试验 土的压缩性指标
4
4.1.1 室内侧限压缩性试验 及压缩性指标
1.室内侧限压缩性试验
室
加压活
荷载——分级施 加
内
塞
侧
刚性护 环
限
透水石
环 刀
Fra Baidu bibliotek
压
缩
透水石
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2.变形模量E0
确定方法：现场载荷试验。
定义：土体在无侧限条件下（即三向应力条件下）
的应力与应变的比值。
P1
弹性理论解答
E0

1
1000
1
2
p1b s1
s1
与承压板有关的系数；
b 承压板的边长或直径；
s 与比例界限pcr相对应的沉降。
如果P-s没有直线段，建议对中、高压缩性土取S1=0.02b及其对应荷载P1、 对砂土及低压缩性土取S1=（0.01～0.015）b及其对应荷载P1代入上式计 算。
S H e1 e2 H 1 e1
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4.2.1 分层总和法
1.分层总和法假设：
（1）基底附加压力p0是作用在地表的局部柔性荷载，对非均质地基， 由其引起的附加应力可按均质地基计算；
（2）只考虑竖向附加应力使土层压缩产生的地基沉降； （自重应力下的沉降已完成）
（3）土层压缩时地基土不发生侧向变形，即完全侧限条件，可采用侧 限压缩试验的结果。
1 e1 1 e1 1 e2
s
加荷前土粒体积＝加荷后土粒体积
H0 H1 H0 S 1 e0 1 e1 1 e1
e1

e0

S H0
(1
e0 )
P——S——e
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室内压缩试验曲线
e1

e0

S H0
(1
e0 )
e—P曲线
e—logP曲线
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2. 压缩性指标
同一种土，在不同荷载等 级下的压缩性是不同的。
4 地基变形计算
1
目录
4.1 土的压缩性 4.2 地基最终沉降量计算 4.3 地基沉降与时间的关系 4.4 固结沉降随时间变化的计算
2
4.1 土的压缩性
基本概念
土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。
当压力在100~600kPa时， 土颗粒与水的压缩量很小，可 以忽略不计。
在压力作用下，土体压缩 的实质是土孔隙体积的减小。
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用 压缩系数 评价土的压缩性的标准
根据 a1-2 来评价土的压缩性大小： 当a1-2< 0.1MPa-1时，属低压缩性土； 当0.1 MPa-1 a1-2< 0.5 MPa-1 时，属中等压缩性土； 当a1-2 0.5 MPa-1时，属高压缩性土。
低
中等
高
0.1
0.5MPa-1
a1-2
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变形模量E0与压缩模量Es的关系
广义虎克定律
E0

Es 1
2 2 1-


E s

1 2 2 1-
1 2K 0
土的侧膨胀系数µ（泊松比）： 无侧限条件下受压时，侧向应变与竖向应变的比值；
土的侧压力系数K0： 侧限条件下受压时，侧向应力与竖向应力的比值；
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（2）压缩指数Cc
e-logP曲线的后段接 近为直线，其斜率Cc称 为压缩指数。
用Cc评价土的压缩性
低
中等
高
Cc
0.2
0.4
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3.压缩模量Es
定义：土在完全侧限压缩条件下竖向附加应力增量与相应 应变增量之比，也称侧限压缩模量。（单位：MPa）
H1 H2 H1 S 1 e1 1 e2 1 e2
在相同荷载下，不同土 的压缩量或孔隙比减小程度 也 不 同 ， e-P 曲 线 越 陡 ， 土 越容易被压缩。
结论：e-P曲线上任意一点 的斜率代表了土在对应荷载 P 时的压缩性大小。
e—P曲线
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（1）压缩系数a
——表示单位压应力引起的孔隙体积变 化
压缩定律：在压力范围不大时， 孔隙比的减小值与压力的增加值 成正比。