土的压缩、固结与沉降

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1、1第四章土的压缩、固结与沉降2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。3工程实例问题：沉降2.2米，且左右两部分存在明显的沉降差。墨西哥某宫殿地基：20多米厚的粘土4工程实例§4土的压缩、固结与沉降墨西哥城地基：20多米厚的粘土5意大利比萨斜塔6Kiss由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触7基坑开挖，引起阳台裂缝8修建新建筑物：引起原有建筑物开裂新建11层楼房已有4层楼房9高层建筑物由于

2、不均匀沉降而被爆破拆除10建筑物立面高差过大主楼4层翼楼2层11建筑物过长：长高比＝7.6:147m3915019419917587沉降曲线(mm)12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)。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。主要内容重点13土具有变形特性荷载作用地基发生沉降荷载大小土的变形特性地基厚度一致沉降（沉降量）差异沉降（沉降差）建筑物上部结构产生附加应力影响结构

3、物的安全和正常使用§4-1概述§4土的压缩、固结与沉降土的特点（碎散、三相）沉降具有时间效应－沉降速率14变形特性及测试方法最终沉降量一维压缩一维固结沉降速率多维固结修正复杂条件下的计算公式简化条件主线、重点：一维问题！室内试验室外试验侧限压缩、三轴压缩等荷载试验、旁压试验等较复杂应力状态？15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土体在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性§4.2土的压缩性16特殊应力状态一维问题侧限压缩试验轴对称问题常规三轴试验§4.2土

4、的压缩性一般应力状态理论拓展、经验积累室内试验旁压试验原位土荷载试验室外试验试验目的：变形、强度特性静力触探试验标准贯入试验17一、土的压缩试验固结容器：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1、侧限压缩仪（固结仪）支架加压设备固结容器变形测量18水槽内环环刀透水石试样传压板百分表施加荷载，静置至变形稳定逐级加大荷载测定：轴向应力轴向变形时间试验结果：2、试验方法P1s1e1e0PtestP2s2e2P3s3e319研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规

5、律Vv＝e0Vs＝1h0/(1+e0)h0V’v＝eiVs＝1hi/(1+e)phisi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其中由于逐级（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．20二、e-’曲线01002003004000.60.70.80.91.0eP1s1e1e0PtestP2s2e2P3s3

6、e321试样初始高度H0=2cm试样干重度γd=土粒相对密度ds=2.70试验前试样饱和度Sr=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)1min2min3min10min24h总变形量(mm)仪器变形量(mm)0000试样变形量(mm)试样相对沉降量试样变形后孔隙比e1e2e3e42201002003004000.60.70.80.91.0e压缩系数，kPa-1，MPa-11e0侧限压缩模量,kPa,MPa固体颗粒

7、孔隙体积压缩系数，kPa-1，MPa-1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。2301002003004000.60.70.80.91.0e压缩系数a1-2常用于比较土的压缩性大小土的类别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<0.124单向压缩试验的各种参数的关系指标指标amvEsa1mv(1+e0)(1+e0)/Esmva/(1+e0)11/EsEs(1+e0)/a1/mv125ee-’曲线缺点：不能反映土的应力历史26三、e-lg

8、’曲线10010000.60.70.80.9eCc11Ce压缩指数Ce回弹指数（再压缩指数）Ce<s：超固结土p<s：欠固结土OCR=1：正常固结OCR>1：超固结OCR<1：欠固结相同σs时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小超固结比：28四、先期固结压力29eABCDmrmin123先期固结压