工程地质基础知识ppt课件.ppt

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1、第五章土的压缩性和地基沉降5.1土的压缩性5.2应力历史与土的压缩性的关系5.3地基沉降的计算方法5.4地基沉降与时间的关系第一节土的压缩性一、基本概念1、土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。2、变形的原因：土中孔隙体积的减小。3、土的固结：土的压缩随时间而增长的过程。在荷载作用下，透水性大的饱和无粘性土，其压缩过程在短时间内就可以结束。相反地，粘性土的透水性低，饱和粘性土中的水分只能慢慢排出，因此其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。对于饱和粘性土，土的固结问题是十分重要的。计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标，在一般工程中，常用土样完全侧限条件的室内压缩试验来测定土的压缩性指标。二

2、、压缩实验和压缩性指标（完全侧限条件）(一)、压缩试验和压缩曲线为求土样压缩稳定后的孔隙比，利用受压前后土粒体积不变和土样横截面积不变的两个条件，得出受压前后土粒体积(见图2—25)：－土样的初始高度；－外压力p作用下土样压缩至稳定的变形量；－土样的初始孔隙比。－分别为土粒的相对密度、土样的初始密度和初始含水量。因此，只要测定土样在各级压力作用下的稳定压缩量后，就可按上式算出相应的孔隙比e，从而绘制土的压缩曲线。压缩曲线可按两种方式绘制，一种是采用普通直角座标绘制的曲线，另一种的横座标则取的常用对数取值，即采用半对数直角座标纸绘制成曲线。(二)土的压缩指标1、压缩系数压缩性不同的土，其e-p曲

3、线的形状是不一样的。曲线愈陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高，所以，曲线上任一点的切线斜率a就表示了相应于压力p作用下土的压缩性：为了方便土的压缩性可用图中割线的斜率表示土的压缩性的评定＜0.1MPa时，属低压缩性土；0.1≤＜0.5MPa时，属中压缩性土；≥0.5MPa时，属高压缩性土。《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第4.2.5条。土的e-p曲线改绘成半对数压缩曲线e-logp曲线时，它的后段接近直线2、土的压缩指数表达式：3.压缩模量(侧限压缩模量)定义：土在完全侧限条件下的竖向附加压应力与相应的应变增量之比值。根据e-p曲线，可以求算压

4、缩性指标压缩模量。土的压缩模量可根据下式计算：亦称侧限压缩模量，以便与一般材料在无侧限条件下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。三、土的变形模量定义：土在无侧限条件下的竖向附加压应力与相应的应变增量之比值。(一)以载荷试验测定土的变形模量地基土载荷试验是工程地质勘察工作中的一项原位测试。试验前先在现场试坑中竖立载荷架，使施加的荷载通过承压板(或称压板)传到地层中去，以便测试岩、土的力学性质，包括测定地基变形横量，地基承载力以及研究土的湿陷性质等。图2-31所示两种千斤顶型式的载荷架，其构造一般由加荷稳压装置，反力装置及观测装置三部分组成。1、加荷标准1）第一级荷载（包括设备重）直接近开挖试坑所卸

5、除的土重，与其相应的沉降量不计；2）第二级荷载以后，每级荷载增量；对较松软的土可采用10～25kPa，对较硬密的土则用50kPa。3）加荷等级不应少于8级。最大加载量不应少于荷载设计值的两倍。2、载荷试验的观测标准每级加载后，按间隔10、10、10、15、15min，以后为每隔半小时读一次沉降，当连续两小时内，每小时的沉降量小于0.lmm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载；3、终止加载标准1）承压板周围的土有明显的侧向挤出（砂土）或发生裂纹（粘性土和粉土）；2）沉降s急骤增大，荷载-沉降（p-s）曲线出现陡降段；3）在某一荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准；4）s/b≥0.06（b为承

6、压板宽度或直径）。满足终止加载前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。(二)变形模量与压缩模量的关系如前所述，土的变形模量是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值；而土的压缩模量则是土体在完全侧限条件下的应力与应变的比值。两者在理论上是完全可以互换算的。第二节应力历史与土的压缩性的关系一、土的回弹曲线和再压缩曲线二、先期固结压力土在历史上所经受过的最大的竖向有效应力三、超固结比土的先期固结压力和现在所受压力的比值OCR＞1，超固结土；OCR=1，正常固结土；OCR＜1，欠固结土。第三节地基沉降的计算地基的最终沉降量:地基变形稳定后的沉降量。计算的两个方法：分层总和法、规范方法一、按分层

7、总和法计算分层总和法，即在地基沉降计算深度范围内划分为若干分层，计算各分层的压缩量，然后求其总和。计算时应先按基础荷载、基础形状和尺寸，以及土的有关指标求得土中应力的分布(包括基底附加压力，地基中的自重应力和附加应力)。分层总和法的假定：地基土压缩时不允许侧向变形(膨胀)，即采用侧限条件下的压缩性指标。为了弥补这样得到的沉降量偏小的缺陷，取基底中心点下的附加应力进行计算。沉降计算方法与步骤（1）按