土力学与地基基础-04土的压缩性与地基沉降计算

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1、4土的压缩性与地基沉降计算Compressibilityofsoilandsettlementcalculationofthebasement4.1概述4.2土的压缩性试验及指标4.3地基沉降实用计算方法4.4饱和粘性土地基沉降与时间的关系4土的压缩性与地基沉降计算地基土内各点除了承受自重应力外还要承受附加应力。地基将会产生体积变形和形状变形。土在外力作用下体积缩小的特性即为土的压缩性。土的压缩性特点：1.土的压缩主要由孔隙体积减少引起。饱和土可不予考虑。但土中水具有流动性，在外力作用下会沿土中孔隙排出，从而引起土体积减少而发生压

2、缩。2.孔隙水的排出对于饱和粘性土需要时间。土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。基底地基土主要由于压缩而引起的竖直方向位移称为沉降。研究建筑物地基沉降包括：1.绝对沉降量的大小（最终沉降）;2.沉降与时间的关系。4.1概述4.2土的压缩性试验及指标一、室内侧限压缩试验及压缩模量二、现场载荷试验及变形模量三、弹性模量及试验测定四、关于三种模量的讨论土的压缩性高低，常用压缩性指标定量表示。压缩性指标，通常由工程地质勘察取天然结构的原状土样，进行室内侧限压缩试验测定。4.2土的压缩性试验及指标一、室内侧限压缩试验及压缩模量(1)试验仪

3、器(2)试验方法室内侧限压缩试验亦称固结试验，主要用于饱和土。试验时用环刀切取钻探取得的保持天然结构的原状土样，由于地基沉降主要与土竖直方向的压缩性有关，且土石各向异性的，切土方向还应与天然状态时的垂直方向一致。常规压缩试验的加荷等级p为：50、100、200、300、400kPa.慢速压缩试验法（每级荷载要求恒压24h或当在1h内的压缩量不超过0.005mm)。实际工程采用快速压缩试验法（不要求达到变形稳定，每级荷载只恒压1-2h,只在最后一级荷载下才压缩至24h）。4.2土的压缩性试验及指标一、室内侧限压缩试验及压缩模量(3)

4、试验结果一、室内侧限压缩试验及压缩模量4.2土的压缩性试验及指标(4)试验结果（孔隙比）的推导4.2土的压缩性试验及指标一、室内侧限压缩试验及压缩模量(a)土的压缩系数(5)土的压缩性指标4.2土的压缩性试验及指标由固结试验可绘制出e-p曲线（如图4.4）曲线的斜率可以反映出土的压缩性的大小，当压力变化范围不大时，可将曲线M1M2用割线来代替，用割线的斜率来表示土在这一段压力范围内的压缩性。一般采用压力段由p1=100kPa增加到p2=200kPa时的压缩系数a1-2来评定土的压缩性如下：0.10.5高压缩性中压缩性低压缩性4.2

5、土的压缩性试验及指标(a)土的压缩系数由e-p曲线得到的侧限压缩指标-侧限压缩模量，简称压缩模量。定义为在完全侧限的条件下竖向应力增量与相应的应变增量的比值。4.2土的压缩性试验及指标(b)土的压缩模量Es在室内固结试验中连续递增加压，得到常规的压缩曲线，如果加压到某一值后不再加压，而是逐级进行卸载直至零，并且测得各级卸载下的土样高度，换算成孔隙比，即可绘出卸载阶段的关系曲线，如右图，bc为回弹曲线。若接着重新逐级加压，测得土样的孔隙比，相应的可绘出再压缩曲线(c)土的回弹再压缩曲线及回弹再压缩模量4.2土的压缩性试验及指标(d)

6、室内压缩试验e-lgp曲线及有关指标在压力较大部分，e-lgp关系接近直线，这是该方法区别于e-p曲线的独特优点。它通常用来整理有特殊要求的试验。试验时以较小的压力开始，采用小增量多级加荷，并加到较大的荷载为止，一般为12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa.回弹指数（再压缩指数）Ce：卸载段和再压缩段的平均斜率。一般粘性土Ce≈（0.1～0.2）Cc.4.2土的压缩性试验及指标4.2土的压缩性试验及指标(e)土的压缩指数Cc由固结试验可绘制出e-logp曲线（如图4.5）e-logp曲线直线

7、段的斜率用Cc表示，称为压缩指数在图4-7的e-lgp曲线上，对应于曲线段过渡到直线段的某拐点的压力值是土层历史上所曾经承受过的最大固结压力，也就是土体在固结过程中所受到的最大有效应力，称为前期固结压力pc。它是了解土层应力历史的重要指标。(f)前期固结压力4.2土的压缩性试验及指标图4-7卡萨格兰德经验作图法确定前期固结压力pc1.正常固结土：自重应力p0=pc,土自重应力就是该土层历史上受过的最大有效应力。超固结比OCR=pc/p0=1.2.超固结土：p0

8、蚀等原因，使得原来长期存在于土层中的竖向有效压力减少了，则OCR>1.3.欠固结土：p0>pc.该土层在自重作用下的固结尚未完成。如新近沉积粘土、人工填土等。由于沉积时间短，其OCR<1.某些结构强的土，其室内e-lgp曲线也会有曲率突变B点,但不