土的压缩固结与沉降.ppt

mv
a/(1+e0)
1
1/Es
Es
(1+e0)/a
1/mv
1
24
e
e-’曲线缺点： 不能反映土的应力历史
'(kPa )
25
三、e-lg’ 曲线
1
e
Cc
0.9
0.8 1 Ce
0.7
0.6
100
特点1：有一段较长的直线段
指标：
e Cc (lg ')
压缩指数
Ce 回弹指数（再压缩指数）
Ce << Cc，一般Ce≈0.1-0.2Cc
0.7
土的类别 高压缩性土
a1-2 (MPa-1) >0.5
0.6 0 100 200 300 400
'(kPa )
中压缩性土 低压缩性土
0.1-0.5 <0.1
斜率a
=
tgβ
= － Δe Δp
=
e1－e2 p 2－p1
23
单向压缩试验的各种参数的关系
指标
指标
a
mv
Es
a
1
Fra Baidu bibliotek
mv(1+e0) (1+e0)/Es
es
'(kPa ) e0
ei e0 (1 e0 )Si / H0
e1 e2 s1 s2
t
s3 e3
t20
试样初始高度H0= 2cm 试验前试样饱和度Sr=
试样干重度γd=
土粒相对密度ds=2.70
试样初始孔隙比e0=
各级加荷历时
各级荷载下测微表读数(mm)
50(kPa) 100(kPa) 200(kPa) 400(kPa)
变形测量 固结容器
支架
加 压 设 备
17
2、试验方法
•施加荷载，静置至变形稳定 •逐级加大荷载
试验结果：
测定： 轴向应力 轴向变形 时间
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
18
研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律
p
si
h0 h0/(1+e0)
Vv＝e0 Vs＝1
hi
hi/(1+e)
V’v＝ei Vs＝1
受荷后土样的高度变
化:设初始高度h0,受 压后的高度hi,则 hi=h0-si, si为每级荷 载作用下的变形量
土样体积在受 压前后不变
h0 A 1 e0
hi A 1 ei
VS
hi h0 si
ei
e0
si h0
(1 e0 )
12
§4土的压缩、固结与沉降
§4-1概述
土具有 荷载 变形特性 作用
荷载大小
地基发生沉降
土的变形特性
一致沉降
差异沉降
（沉降量） （沉降差）
建筑物上部结构产生附加应力
地基厚度
土的特点 （碎散、三相）
影响结构物的安全和正常使用
沉降具有时间效应－沉降速率
13
变形特 性及测 试方法
室内试验
室外试验
侧限压缩、三轴压缩等 荷载试验、旁压试验等
1min
2min
3min
10min
24h
总变形量(mm)
仪器变形量(mm) 0
0
0
0
试样变形量(mm)
试样相对沉降量
试样变形后孔隙比 e1
e2
e3
e4
21
压缩模量：土在完全侧限条件下竖向应力与相应的应变增量的比值。
e
1.0
a e '
压缩系数，kPa-1，MPa-1
0.9
0.8 e
Es
' z
侧限压缩模量, kPa , MPa
'
0.7 0.6
z
e 1 e0
0
100
200 300
400
'(kPa )
Es
1 e0 a
e0 e
1
孔隙 固体颗粒
mv
1 Es
a 1 e0
体积压缩系数， kPa-1 ，MPa-1
22
e
1.0
a e 压缩系数 '
a1-2常用于比 较土的压缩
性大小
0.9
0.8 e '
第四章
土的压缩、固结 与沉降
1
土工结构物或地基
土
▪强度问题 ▪变形问题 ▪渗透问题
▪ 强度特性 ▪ 变形特性
▪ 渗透特性
土力学可以解决工程实践问题，这正是
土力学存在的价值以及我们学习土力学
的目的。
2
工程实例
墨西哥某宫殿
问题： 沉降2.2米， 且左右两部分 存在明显的沉 降差。
地基：20多米厚的粘土
一维问题
常规三轴试验 室内试验
侧限压缩试验
理论拓展、经验积累
一般应力状态 原位土
荷载试验 旁压试验 标准贯入试验
室外试验
静力触探试验
试验目的：变形、强度特性
16
一、土的压缩试验
1、侧限压缩仪（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
加压设备：杠杆比例1:10 变形测量设备
10
47m
39
87
150
194 199
175
沉降曲线(mm)
建筑物过长：长高比＝7.6:1
11
主要内容
➢荷载作用下土体的压缩性; ➢土的压缩固结试验;
➢地基最终沉降量的计算; ➢ 土的变形与时间关系(一维固结理论)。
重点 土的压缩性和压缩性指标的确定;
用分层总和法和规范法计算基础沉降; 了解固结原理和固结随时间变化的概念。
其中
e0＝VVVS
V VS VS
V VS
1
由于逐级（一般为4级）施加荷载在不同压力p作用下，可得到相
应的孔隙比e，根据一一对应关系，以横座标表示压力，以纵座
标表示孔隙比，绘制e-p曲线，称为压缩曲线．
19
二、e-’ 曲线
e
1.0
0.9
0.8
P
P3
0.7
P2 P1
0.6
0 100 200 300 400
较复杂应 力状态？
最终 沉降量 一维压缩
简化条件
修正 复杂条件下的计算公式
沉降 速率
一维固结
多维固结
主线、重点：
一维问题！
14
§4.2 土的压缩性 土体在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性
土压缩性的组成
固体土颗粒被压缩 土中水及封闭气体被压缩 水和气体从孔隙中被挤出
15
§4.2 土的压缩性
轴对称问题 特殊应力状态
27
四、先期固结压力
28
先期固结压力σp的确定：
A
Casagrande 法
e
(a) 在e-lg’压缩试验曲线上 找曲率最大点 m
(b) 作水平线m1 (c) 作m点切线m2
(d) 作∠1m2 的角分线m3
C mB
(e) m3与试验曲线的直线段交于点B (f) B点对应于先期固结压力p
3
§4土的压缩、固结与沉降
工程实例
墨西哥城
地基：20多米厚的粘土
4
意大利比萨斜塔
5
Kiss
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
6
基坑开挖，引起阳台裂缝 7
新建11 层楼房
已有4 层楼房
修建新建筑物：引起原有建筑物开裂 8
高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除
9
主楼4层
翼楼2层
建筑物立面高差过大
1000 '(kPa , lg)
26
四、先期固结压力 先期固结压力：历史上所经受到的最大压力p（指有效应力）
s= z：自重压力 p= s：正常固结土 p> s：超固结土 p< s：欠固结土
OCR=1：正常固结 OCR>1：超固结 OCR<1：欠固结
超固结比： OCR p s
相同σs 时，一般OCR越大， 土越密实，压缩性越小