土质土力学05土的压缩性与地基土的沉降计算

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1、力学性质：是土在外力作用下所表现出来的性质。土的力学性质包括压缩性、抗剪性以及动力特性。前两者又称为土的变形和强度特性，是静力作用下的力学性质。土的力学性质是土的工程性质的重要组成部分，与建筑物的稳定和正常使用关系极为密切，其指标可被工程设计直接采用。土的压缩性和抗剪性是在不同应力状态下表现出来的。在压应力作用下，土体产生压缩变形，表现出可压缩性；在剪应力作用下，土体产生剪切变形，表现出土的抗剪性或强度特征。土的力学性质主要取决于土的物质组成、结构特征；同时，与受力条件关系密切。5土的压缩性与地

2、基土的沉降计算土在受到外力作用时，在不同的压力水平下，土体变形性质是不同的。当压力较小时，随着压力的增长，土体逐渐压缩，压缩量与压力之间基本成直线关系，称为压密阶段；当压力增长到一定程度后，随着压力的增长，压缩量与压力之间不再是直线关系，而是随着压力的增长，压缩量增长的速度加快，两者之间呈曲线关系，称为剪切变形阶段；当压力增长到相当高的水平时，土体内形成贯通的破裂面，土体沿破裂面产生破坏，压缩量在压力变化很小的情况下急剧增大而不能稳定，称为破坏阶段。土的压缩性主要是指压密阶段的变形。研究压缩变形

3、的主要目的是进行地基沉降计算。土的抗剪性及抗剪强度研究在地基承载力和稳定、土坡稳定性以及挡土墙和地下结构上的土压力等研究领域和工程领域具有广泛的用途。5.1土的压缩性5.2地基最终沉降量5.3地基沉降与时间的关系5土的压缩性与地基土的沉降计算定义：土在受到外力(主要是压力)作用下发生变形，体积缩小的性质称为土的压缩性。1、土体在外力作用下的压缩过程对于饱和土体，土是由固体颗粒和水组成的。土受到外力作用时，首先是由孔隙水承担这种压力，在受作用范围内的孔隙水压力升高，与外围孔隙水形成水头压力差，于是

4、在水头差的作用下，水从孔隙中流出，孔隙水压力减小，外力转移到土粒上，粒间压力逐渐增大，颗粒向孔隙内移动，土体发生压缩变形。非饱和土的压缩过程较饱和土要复杂一些。受压初期，压力作用在土粒上，土体积压缩，随着土中孔隙体积的减少，土体逐渐达到饱和状态，成为饱和土，以后的压缩过程与饱和土相同。2、土压缩的特点（1）土的压缩主要是由于孔隙体积减小而引起的，而在工程上一般的压力(100~600kpa)作用下，固体颗粒和水本身的体积压缩量非常微小，可以忽略。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

5、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（2）压缩往往需要一定的时间。土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程称为土的固结。固结时间的长短与土的透水性有关。砂土等粗颗粒的土，由于渗透性好，孔隙水容易排出，因此，固结时间短；粘性土的透水性差，土中水沿孔隙排出速度很慢，固结往往需要很长的时间。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3、侧限条件下的压缩性土的压缩性主要通过压缩试验以及试验指标进行研究。压缩试验一般采用侧限压缩试验

6、。侧限(侧向限制的简称)条件：天然结构的土只发生竖向单向压缩，侧向不发生变形的条件。又称为无侧胀(侧向膨胀)条件。实际土体侧向分布广泛，其上作用有限面积荷载的情况，可以看作侧限条件。此时，可以使用侧限条件下的压缩性指标。1)压缩试验——又称固结试验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：轴向应力轴向变形试验结果：p32）压缩曲线与压缩系数通过压缩试验获得压缩与时间的关系曲线(e~t曲线或h/h~t曲线)，确定各级荷载p作用下稳定e，绘制出压缩试验曲线(e~p

7、曲线)。压缩过程中，某压力和不同时间下e与e的求取：土在未受压时，土样的高度为h0，底面面积为F，原始孔隙比为e0，则土粒的体积为Fh0/(1+e0)。土受到压力p1作用压缩达到稳定后，孔隙比变化为e1，高度变化为h1=(h0-h1)，土粒的体积为F(h0-h1)/(1+e1)。受压前后，土粒体积保持不变，即Vv＝e0Vs＝1h0/(1+e0)h0Vv＝eVs＝1h1/(1+e)ph1h1p受压前后，土粒体积保持不变不同压力p下的压缩稳定后的孔隙比e之间的关系曲线称为压缩曲线。压缩曲线的

8、形态反映土的压缩性。原状土样的压缩曲线一般较扰动土样的压缩曲线平缓，这是因为扰动土样的结构遭到破坏，土变的疏松，压缩性大。不同的土，在相同荷载增量p下，压缩曲线形状不一样。这是因为，不同土的e的增量e是不同的。加荷方式不同，土的压缩曲线的形状不同。压缩曲线、回弹(卸荷)曲线、再压缩曲线的形状有较大的差异。e0eppee-p曲线曲线A曲线B曲线A压缩性＞曲线B压缩性由压缩曲线获得压缩性指标，包括压缩系数、压缩模量和变形模量等。压缩曲线上取任意两点M1和M2，相应的压力和孔隙比为p1、e1和p2