土力学4-变形及沉降

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1、土力学主讲：朱明第四章土的压缩性和地基沉降计算主要内容§4.1土的压缩性§4.2地基沉降计算§4.3沉降观测与地基容许变形§4.4固结理论§4.0概述（墨西哥城）地基的沉降及不均匀沉降§4.0概述§4.0概述工程实例Kiss由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触§4.0概述工程实例基坑开挖，引起阳台裂缝§4.0概述新建筑引起原有建筑物开裂§4.0概述工程实例建筑物立面高差过大47m3915019419917587沉降曲线(mm)工程实例建筑物过长：长高比7.6:1§4.0概述第一节土的压缩性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

2、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粘性土透水性好，水易于排出压缩稳定很快完成透水性差，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§4.1土的压缩性土体变形的机理弹性变形接触点处弹性变形弹性挠曲变形颗粒翻转的可逆性封闭气泡受压塑性变形大孔隙消失接触点颗粒破碎颗粒相对滑移扁平颗粒断裂土体的变形特性土体的特点：散粒体体应变主要由孔隙体积变化引起剪应变主要由土颗粒的大小和排列形态变化引起§4.1土的压缩性土的变形特性测定方法现场试验

3、荷载试验旁压试验三轴应力状态侧限压缩试验三轴压缩试验其他特殊试验室内试验一维问题§4.1土的压缩性常规三轴压缩试验试样围压力3阀门阀门马达横梁量力环百分表量水管孔压量测类型施加3施加1-3量测固结排水固结排水体变固结不排水固结不排水孔隙水压力不固结不排水不固结不排水孔隙水压力常用试验类型§4.1土的压缩性固结容器：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变形测量设备侧限压缩（固结）仪支架加压设备固结容器变形测量§4.1土的压缩性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§4.1土的压缩性1.压

4、缩仪示意图刚性护环加压活塞透水石环刀底座透水石土样荷载注意：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§4.1土的压缩性施加荷载，静置至变形稳定逐级加大荷载百分表加压上盖试样透水石护环环刀压缩容器侧限压缩试验P1s1e1e0ptest测定：轴向压缩应力轴向压缩变形P2s2e2P3s3e3§4.1土的压缩性侧限压缩试验百分表试样环刀P1S1e1e0ptestP2S2e2P3S3e3已知：试样初始高度H0试样初始孔隙比e0试验结果：每级压力p作用下，试样的压缩变形S§4.1土的压缩性初始加载卸载再加载一次加载侧限压缩试验卸载和再加载曲

5、线p在试验曲线的卸载和再加载段，土样的变形特性同初始加载段明显不同，前者的刚度较大在再加载段，当应力超过卸载时的应力p时，曲线逐渐接近一次加载曲线卸载和再加载曲线形成滞回圈§4.1土的压缩性侧限压缩试验应力历史及影响土体在历史上所承受过的应力情况（包括最大应力等）称为应力历史初始加载卸载再加载p应力历史的影响非常显著土样在A和B点所处的应力状态完全相同，但其变形特性差别很大AB§4.1土的压缩性-p曲线初始加载Es卸载和重加载EeP1s1e1e0ptestP2s2e2P3s3e31Es1Eep(kPa)=s/H0体积压缩系数：单位压应力变化引起的单位体积

6、的体积变化侧限压缩（变形）模量kPa,MPa§4.1土的压缩性1e0e孔隙固体颗粒H0Se侧限压缩试验由三相草图：可得到e-p关系§4.1土的压缩性e-p曲线研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律Vv＝e0Vs＝1h0/(1+e0)h0Vv＝e1Vs＝1h1/(1+e)ph1s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土粒高度在受压前后不变整理其中p§4.1土的压缩性压力作用下，土中孔隙的减小。压缩试验及压缩曲线或§4.1土的压缩性e-p曲线e0eppee-p曲线曲线A曲线B曲线A压缩性＞曲线B压缩性§4.1土的压缩性e-p曲线ep0100200

7、3000.60.70.80.91.0ep(kPa)不同土的压缩系数不同，a越大，土的压缩性越大同种土的压缩系数a不是常数，与应力p有关通常用a1-2即应力范围为100-200kPa的a值对不同土的压缩性进行比较压缩系数KPa-1，MPa-1§4.1土的压缩性e-p曲线–压缩系数a土的类别a1-2(MPa-1)高压缩性土>0.5中压缩性土0.1-0.5低压缩性土<0.1压缩系数a1-2常用作比较土的压缩性大小压缩系数：01002003000.60.70.80.91.0epep(kPa)§4.1土的压缩性压缩系数侧限压缩模量体积压缩系数压缩指标间的关系1e0e