土的压缩性和土体变形优秀课件

从基底至深度z的压缩量为
szzd z 1 zd z A
0Es
Es 0 z
Es
深度z范围内的 附加应力面积
附加应力面积
z
z
A
0
z
d
z
p0
Kdz
0
附加应力通 代入 式σz=K p0
引入平均附 加应力系数
z
0
Kdz
A
z
p0 z
因此附加应力 面积表示为
A p0z
因此
s
p0
z Es
zi zi-1
透水石
底座
❖ 2.e-p曲线 研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律
p
s
Vv＝e0 Vs＝1
H1
Vv＝e Vs＝1
土样在压缩前后变 形量为s，整个过 程中土粒体积和底 面积不变
H1/(1+e)
H0 H0/(1+e0)
土粒高度在受
H0 H1
压前后不变
1 e0 1 e
整理
ee0
s H0
百度文库
(1e0)
根据其不中同压力pe作0＝用Gs下(1，w 0达0)到w稳1定的孔隙比e，绘制e-p曲线，
对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性
a1-2＜0.1MPa-1低压缩性土
ae＝e1 e2 p p2 p1
0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中压缩性土
a1-2≥0.5MPa-1高压缩性土
❖ 2.压缩模量Es
土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为
侧限模量
Es
1 e1 a
说明：土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比， Es愈大， a愈小，土的压缩性愈低
∞
s
∞ 土层竖向应力由p1增加到p2， 引起孔隙比从e1减小到e2，
竖向应力增量为△p
可压缩土层
H1
H0
sH1H2
由于
e1e2 1e1
H1
ae＝e1 e2
所以
p p2 p1
3.单向压缩分层总和法
s1 ae1(p2p1)H 1 E p s H 1
分别计算基础中心点下地基中各个分
层量s土等的于压△s缩i的变总形和量△si,基础的平均沉降
zi-1
zi
地基沉降计算深度zn
1 b 56 第i层 34 第n层
p0
2
1
2
Ai
34
ip0
p0
1 5
Ai-16
2
i-1p0
△z
利用附加应力面积A的等代值计算地基任意深度范围内的
沉降量，因此第i层沉降量为
s i s i s i 1 A i E s A ii 1 E p s 0( iz i i z i 1i 1 )
根据分层总和法基本原理可得成
层地基最终沉降量的基本公式
si n1sii n1E ps0i(zi izi1 i1)
的比值为20％处，即σz=0.2σc
处的深度作为沉降计算深度的 下限
对于软土，应该取σz=0.2σc处，
若沉降深度范围内存在基岩时， 计算至基岩表面为止
确定地基分层
1.不同土层的分界面与地下水位 面为天然层面
2.每层厚度hi ≤0.4b
计算各分层沉降量
根据自重应力、附加应力曲线、
e-p压缩曲线计算任一分层沉降量
地基沉降计算深度
σc线
σz线
si
e1i e2i 1e1i
hi
计算基础最终沉降量
n
s si i 1
第三节 规范法计算地基最终沉降量
由《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）提出
分层总和法的另一种形式
沿用分层总和法的假设，并引入平均附加应力系数和地 基沉降计算经验系数
均质地基土，在侧限条件下，压缩模量Es不随深度而变，
i第i层土的
压缩应变
n
n
s si iHi
i1
i1
i土的压缩应变
i
e 1 ie2i 1e 1 i
a i(p 2ip 1 i) p i
1e 1 i
E si
e1i———由第i层的自重应力均值从土的压缩曲线上 得到的相应孔隙比 e2i———由第i层的自重应力均值与附加应力均值之 和从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比
为了弥补假定 所引起误差，取 基底中心点下的
在压力作用下，地基土不产生侧向变 附加应力进行计
形，可采用侧限条件下的压缩性指标 算，以基底中点
2.单一压缩土层的沉降计算
的沉降代表基础 的平均沉降
在一定均匀厚度土层上施加连续均布
荷载，竖向应力增加，孔隙比相应减
小，土层产生压缩变形，没有侧向变
形。
△p
a 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
e1 △e M1
e2
△p
斜a 率 e＝e1e2 p p2p1
利用单位压力增量所引起 得孔隙比改变表征土的压
缩性高低
M2
a de
dp
p1e-p曲线p2
p 在压缩曲线中，实际采 用割线斜率表示土的压
《规范》用p1＝100kPa、 p2＝200kPa 缩性
3.变形模量E0（补充教材内容）
土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。
变形模量与压缩 模量之间关系
其中
E0 Es
＝1－12－2
土的泊松比， 一般0～0.5 之间
第二节 分层总和法计算地基最终沉降量
❖ 地基最终沉降量指地基变形稳定后基础底面的沉降量
1.基本假设
地基是均质、各向同性的半无限线性 变形体，可按弹性理论计算土中应力
土的压缩性和土 体变形
第一节 土的压缩试验和指标
土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性
压缩量的组成
固体颗粒的压缩 土中水的压缩 空气的排出 水的排出
占总压缩量的1/400不到， 忽略不计
压缩量主要组成部分
说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果
无粘性土
透水性好，水易于排出
压缩稳定很快完成
为压缩曲线
e e0
曲线A
曲线B
曲线A压缩性＞曲线B压缩性
e
p
p
❖ 二、压缩性指标
e-p曲线
压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力 增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高
根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标
1.压缩系数a
2.压缩模量Es 3.变形模量E
❖ 1.压缩系数
粘性土 透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间
土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程
❖ 一、压缩试验
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
三联固结仪
❖ 1.压缩仪示意图
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
4.单向压缩分层总和法计算步骤
1.绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲 线
2.确定地基沉降计算深度 3.确定沉降计算深度范围内的分层界面 4.计算各分层沉降量 5.计算基础最终沉降量
❖ 绘制基础中心点下地基中自 重应力和附加应力分布曲线 d
确定基础沉降计算深度
一般取附加应力与自重应力