土力学与基础工程4土的压缩性和地基沉降计算

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1、第四章土的压缩性和地基沉降计算§4.1土的压缩性§4.2地基最终沉降量计算§4.3应力历史对地基沉降的影响§4.4地基变形与时间的关系§4.1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一、压缩试验研究土的压缩性的室内试验方法，亦称固结

2、试验.三联固结仪加载导环土样环刀加载活塞测微表支架压缩容器小型固结仪测微表平衡装置竖直加载压缩容器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。1.压缩仪示意图2.e-p曲线研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律土样在压缩前后变形量为si，整个过程中土粒体积和底面积不变整理其中根据不同压力pi作用下，达到稳定的孔隙比ei，绘制e-p曲线，称为压缩曲线piVv＝e0Vs＝1H0/(1+e0)H0Vv＝eiVs＝1Hi/(1+ei)Hisi二、压缩性指标压缩性

3、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。epe0pee-p曲线软粘土密实砂土elgpe0ee-lgp曲线软粘土密实砂土1.压缩系数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A：曲线上任一点的切线斜率就表示了相应压力作用下的压缩性B：用割线斜率表示土的压缩性《规范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa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0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中压缩性土a1-2≥0.5MPa-1高压缩性土p1p2

4、e1e2M1M2e0ep△p△ep1-土中竖向自重应力；P2－自重应力与附加应力之和2.压缩指数CcCc＜0.2低压缩性土0.2≤Cc≤0.4中压缩性土Cc>0.4高压缩性土后段接近直线3.压缩模量土在侧限条件下竖向附加应力与相应的应变增量之比。推导过程:Es＜4MPa高压缩性土4≤Es≤15MPa中压缩性土Es>15MPa低压缩性土1.土的卸荷回弹曲线不与原压缩曲线重合，说明土不是完全弹性体，其中有一部分为不能恢复的残余变形2.土的再压缩曲线比原压缩曲线斜率要小得多，说明土经过压缩后，卸荷再压缩时，其压缩性明显降低三、土的回弹曲线与弹性

5、模量压缩试验pe弹性变形残余变形acbdb压缩曲线回弹曲线再压缩曲线1.回弹曲线土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力与应变之比。弹性模量用来计算瞬间内即快速作用着荷载时土体的变形。如果在动荷载（如车辆荷载、风荷载、地震荷载）作用下，都是可恢复的弹性变形。2.弹性模量土体压缩变形来不及发生，只发生弹性变形，而没有发生残余变形。测定方法：室内三轴压缩试验或单轴压缩无侧限试验0破坏三、土的荷载试验与变形模量1.荷载试验静载荷试验是通过承压板，对地基土分级施加压力p和测试承压板的沉降s，得出浅层土中压力和沉降关系曲线，然后根据弹性力学公式求土的变形

6、模量。试验装置加荷稳压装置：承压板、千斤顶及稳压器反力装置：平台堆载或地锚观测装置：百分表及固定支架注意事项：A试坑宽度不应小于3倍承载板宽度或直径，深度依据测试土层深度；B保持试验土层的原状结构荷天然湿度；C最大加载量不应小于荷载设计值的两倍，应尽量接近预估地基的极限荷载。原位荷载试验装置荷载试坑支墩次梁主梁承压板千斤顶百分表基准梁地基反压重物反力梁千斤顶基准梁荷载板百分表2.变形模量定义：指土体在无侧限条件下的应力与应变的比值，用E0表示。相当于理想弹性体的弹性模量。计算方法：在荷载试验p－s曲线的直线段或者接近于直线段上任选一压力p

7、1和对于的沉降s1，利用弹性力学公式反求地基的变形模量。ω－沉降影响系数，方形承压板取0.88，圆形承压板取0.79；μ－地基土的泊松比；b－承压板的边长或者直径；s1－与所取的比例界限p1相对应的沉降。2.变形模量与压缩模量的关系水平方向竖直方向侧限压缩试验§4.2地基最终沉降量计算一、分层总和法地基最终沉降量指地基变形稳定后基础底面的沉降量1.基本假设按弹性理论计算土中应力时，地基是均质、各向同性的半无限线弹性体；在压缩变形时，地基土不产生侧向变形，采用侧限条件下的压缩性指标；取基底中心点下的附加应力计算地基的变形量，以基底中点的沉降

8、代表基础的平均沉降。将压缩层范围内地基分层，计算每一分层的压缩量，然后累加得总沉降量。i-1ibσczi-1σzi-1σcziσziσcznσzn=0.2σcznzndhi分层总和法计算原理示