土的变形特性与地基沉降计算

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1、§5.1概述基础的沉降是指荷载引起的基础下沉。——主要是由正应力引起的体积变形。原因：内因——土的压缩性；外因——土中应力的变化。沉降计算目的：将结构物可能产生的沉降量控制在规定的允许范围之内。沉降计算内容：两个重要问题Howmuch?(沉降有多少)Howlong?(时间有多久)§5.2土的压缩性一、基本概念土的压缩性是指土体在压力作用下体积缩小的特性。原因：土粒本身和孔隙中水的压缩变形；孔隙气体的压缩变形；孔隙中水和气体部分向外排出，孔隙体积减少。饱和土的体积在压力作用下随着土中水体积排出而减少的全过程

2、称为土的固结。也称渗透固结。室外试验室内试验压缩性测试侧限压缩三轴压缩荷载试验旁压试验压缩性测试室内试验室外试验侧限压缩、三轴压缩等载荷试验、旁压试验等载荷试验旁压试验侧限压缩固结仪二、室内压缩试验及压缩性指标一）侧限压缩试验（固结试验）1、仪器：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变形测量设备支架加压设备固结容器变形测量内环透水石试样传压板百分表2.方法测定：轴向应力轴向变形*施加荷载，静置至变形稳定*逐级加大荷载压缩后3.计算各级压力作用

3、下相应的孔隙比假定：受压前后土粒体积不变、土样横截面面积不变。01002003004000.60.70.80.91.0e绘制压缩曲线e—p曲线e—lgp曲线e—p曲线ep软粘土密实砂土e0e0e—lgp曲线ep(log)软粘土密实砂土e0e0101001000绘制压缩曲线e—p曲线epe0e0二）土的压缩性指标1.压缩系数1.压缩系数单位：kPa-1或MPa-1压缩系数越大，曲线越陡，土的压缩性越高。注意：压缩系数不是一个常数。为了便于比较，通常采用100kPa和200kPa范围的压缩系数a1-2来评定

4、土的压缩性。中压缩性高压缩性低压缩性0.50.1a1-2(MPa-1)01002003004000.60.70.80.91.0e2.压缩指数Cc愈大，曲线愈陡，土的压缩性越高。3.压缩模量定义：土体在侧限条件下的竖向应力与竖向应变的比值。KPaMPa土的压缩模量越大，土的压缩性越低。4.土的体积压缩系数定义：土体在侧限条件下竖向应变与竖向应力的比值。土的体积压缩系数越大，土的压缩性越高。一）土的回弹曲线和再压缩曲线epe0压缩曲线卸荷回弹曲线再加荷曲线残余变形弹性变形piep(lg)e0p1压缩曲线回弹曲

5、线再压缩曲线三、应力历史对压缩性的影响（P104)现在地面h正常固结土pc=p1现在地面h超固结土pc>p1现在地面h欠固结土pcp1，OCR>1超固结土pcpc、正常固结土超固

6、结土欠固结土ep(lg)CD在e-lgp曲线上，找出曲率最大点m作水平线m1作m点切线m2作m1,m2的角分线m3m3与试验曲线的直线段交于点BB点对应于先期固结压力pcmrmin123pc作图法确定先期固结压力pcCasagrande法AB（1）pc＝p1－正常固结土e0作水平线，得交点D0.42e0作水平线，得交点CDC即现场压缩曲线；p(lg)A132B前期固结应力Pce0eD0.42e0C现场压缩曲线三）现场原始压缩曲线及压缩性指标（2）pc>p1－超固结土1、定pc位置线和C点;2、由p1和e0

7、定D’;3、作D’D平行于EF确定D4、连DCA132B前期固结应力PcEFee00.42e0CD’DP1=rhp(lg)现场压缩曲线现场再压缩曲线四土的变形模量1、现场载荷试验浅层平板载荷试验加载稳压装置反力装置观测装置基本原理1载荷试验堆重法堆载法荷载试验锚杆法荷载试验锚杆法荷载试验（1）直线变形阶段p-s呈线性关系p0——比例界限压力（2）局部剪切（塑性）变形阶段p-s关系为曲线，斜率逐渐变大pu——极限压力（3）破坏阶段当荷载大于极限压力pu，即使荷载维持不变，沉降也会持续发展或急剧增大，始

8、终达不到稳定标准。1载荷试验典型的平板载荷试验p-s曲线2.变形模量P~S曲线：oa段：直线变形阶段变形模量E0：OPS••P1Puabc注：1）变形模量是指无侧限情况下的应力增量与应变增量的比值，它与压缩模量不同;2）深层土的变形模量测定.式中，ω—刚性承压板系数，圆形板取0.785;方板取0.886。3.变形模量与压缩模量的关系变形模量E0压缩模量Es二者：基本意义一样，但受力状态不同模量名称定义表达式竖向应变增量试验条件