土力学 第4章 土的压缩、固结与沉降

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1、第四章土的压缩、固结与沉降第4章土的压缩、固结与沉降四川大学水电学院省岩土工程重点实验室第四章土的压缩、固结与沉降作业：4-10;4-12;4-13;4-15;4-16.第四章土的压缩、固结与沉降：内容§4.1概述§4.2土的压缩性§434.3土的侧压力系数与变形模量§4.4地基沉降量计算§4.5饱和土的单向固结理论第四章4.1概述工程实例墨西哥某宫殿左部：1709年右部：1622年地基：20多米厚粘土问题：沉降2.2米，且左右两部分存在明显的沉降差。第四章4.1概述工程实例由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触第四章4.1概述工程实例高层建筑物由于不均

2、匀沉降而被爆破拆除第四章4.1概述工程实例基坑开挖，引起阳台裂缝第四章4.1概述工程实例建筑物立面高差过大第四章4.1概述工程实例47m3987150175194199沉降曲线(mm)长高比过大的建筑物因不均匀沉降墙体产生裂缝中部沉降大——“八”字形裂缝第四章4.1概述本章研究内容和思路土具有变形特性荷载作用土的特点（碎散、三相）地基发生沉降一致沉降差异沉降沉降具有时间效应－沉降速率（沉降量）（沉降差）土的压缩和变形特性建筑物上部结构产生附加应力部结构产生附加应力本章内容地基沉降计算固结－沉降与时间影响结构物的安全和正常使用关系第四章4.2土的压缩性§4.1

3、概述§4.2土的压缩性§4.3土的侧压力系数与变形模量§4.4地基沉降量计算§4.5饱和土的单向固结理论第四章4.2土的压缩性1.基本概念土的压缩性：土体在压力作用下体积缩小的特性；压缩量的组成¢固体颗粒的压缩占总压缩量的1/400不到，忽¢土中水的压缩略不计¢空气的排出压缩量主要组成部分¢水的排出说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果透水性好，水易于排出无粘性土压缩稳定很快完成透水性差，水不易排出粘性土压缩稳定需要很长一段时间土的固结：土体在压力作用下，随着时间的变化，土中孔隙水不断排出、孔隙体积不断减小的过程。第四章4.2土的压缩性2.土的压缩试

4、验为了研究土的压缩特性，通常可在试验室内进行压缩（固结）试验，从而测定土的压缩性指标。室内压缩（固结）试验的主要装置为侧限压缩仪（固结仪）。用这种仪器进行试验时，由于刚性护环所限，试样只能在竖向产生压缩，而不能产生侧向变形，故称为侧限压缩试验。受力状态压缩曲线是室内土的压缩试验成果，它是土的孔隙比与所受压力的关系曲线。第四章4.2土的压缩性变形测量压缩试验假定固结容器（1）试验过程中土颗粒本身身有没有压缩；（2）附加应力均匀分布；（3）无侧向变形；（4）压缩过程中试样的横加截面积不变。压设一般按p=50kPa、100kPa、支架备200kPa、300kPa、

5、400kPa五级加荷。第四章4.2土的压缩性psVv0＝e0VsVv1＝e1Vs土样在压缩前后0)1)1变形量为s，整个He0He过程中土粒体积V1+V/(1+s/(s和横截面积不变01HHe=Vve+1=Vv+Vs=VVA⋅HoA⋅H1H1=1+e1V==V1VVs1+eH1+esss1+e1+eooo1sG(1+w)ρe=e−(1+e)s0w110(10)其中：e0＝−H0ρ0根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线，为压缩曲线。第四章4.2土的压缩性根据固结试验各级荷载p相应的i稳定压缩量S，可求得相应孔隙i比ei。eΔe孔隙01固体颗

6、粒ee(=−+1e)S/Hi00i0第四章4.2土的压缩性3.土的的系和压缩系数和压缩模量压缩系数压缩系数a土体在侧限条件下孔隙比e减少量与竖向压应力增量e的比值。0Δee−e12斜率a=−＝MΔpp2−p1利用单位压力增量所引起e11得孔隙比改变表征土的压△eMe2缩性高低。2△pdea=−dpppp12e-p曲线在压缩曲线中，实际采用割线斜率表示土的压缩性。Δee−e12a=−＝MPa－1Δpp−p21第四章4.2土的压缩性3.土的的系和压缩系数和压缩模量ee0Δee−e压缩性不同的土，曲线形12斜率a=−＝状不同，曲线愈陡，说明MΔpp2−p1e1在相

7、同压力增量作用下，1e△eM土的孔隙比减少得愈显著，22△p土的压缩性愈高。ppp-112a＜0.1MPa低压缩性土1-2e-p曲线01MPa0.1MPa-1≤a＜05MPa0.5MPa-1中1-2压缩性土《规范》用p1＝100kPa、p2＝a≥0.5MPa-1高压缩性土1-2200kPa对应的压缩系数a评价土的1-2压缩性。第四章4.2土的压缩性3.土的的系和压缩系数和压缩模量压缩指数Cc土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向有效压应力常用对数增量的比值，即该直线段的斜率。ee−−Δe12C==clgpp21−lgp2lgp1C＜0.2低压缩性土cC＝0.2~

8、0.4中压缩性土cC≥0.4高压缩性土cCapp()