土的压缩固结与沉降

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1、第四章土的压缩、固结与沉降上海大学土木工程系4-1概述如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本身的自重应力，而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的附加应力作用，这都将导致地基土体的变形。在附加应力作用下，地基土土体变形，从而将引起建筑物沉降。为什么要研究沉降？基础的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响上部建筑物的正常使用，甚至会危及建筑物的安全。4-1概述沉降、不均匀沉降工程实例问题：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4-1概述由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触沉降、不均匀

2、沉降工程实例4-1概述高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除沉降、不均匀沉降工程实例长高比过大的建筑物因不均匀沉降墙体产生裂缝47m3915019419917587沉降曲线(mm)4-1概述中部沉降大——“八”字形裂缝沉降、不均匀沉降工程实例土具有变形特性荷载作用地基发生沉降一致沉降（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物的安全和正常使用土的特点（碎散、三相）沉降具有时间效应－沉降速率4-1概述本章研究内容和思路地基沉降计算土的压缩和变形特性固结－沉降与时间关系本章内容一、土的压缩试验在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的

3、现象称为土的压缩。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。4-2土的压缩性4-2土的压缩性侧限压缩试验固结容器：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变形测量设备侧限压缩仪（固结仪）支架加压设备固结容器变形测量OnlycompressioninverticalDeformationduetovoidvolumedecre

4、ase4-2土的压缩性根据固结试验各级荷载pi相应的稳定压缩量Si，可求得相应孔隙比ei建立压力p与相应的稳定孔隙比的关系曲线，称为土的压缩曲线。4-2土的压缩性1e0固体颗粒孔隙二、土的压缩系数、压缩指数、压缩模量压缩曲线反映了土受压后的压缩特性。土的压缩系数是指土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效应力增量的比值，即e－p曲线某范围的割线斜率。4-2土的压缩性01002003004000.60.70.80.91.0e(kPa)单位：Mpa-1图中所示为0.1、0.2MPa两级压力下对应的压缩系数，称为a1-2，常用来衡量土的压缩性高低。0100200

5、3004000.60.70.80.91.0e(kPa)4-2土的压缩性土的类别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<0.1《土工试验方法标准》土的固结试验的结果也可以绘在半对数坐标上，即坐标横轴p用对数坐标，而纵轴e用普通坐标，由此得到的压缩曲线称为e~lgp曲线。在较高的压力范围内，e~lgp曲线近似地为一直线，可用直线的斜率——压缩指数Cc来表示土的压缩性高低，即式中，e1，e2分别为p1，p2所对应的孔隙比。4-2土的压缩性压缩系数和压缩指数区别:前者随所取的初始压力及压力增量的大小而异，而后者在较高的压

6、力范围内是常数。4-2土的压缩性土的压缩模量是指土体在侧限条件下的竖向附加应力与相应的竖向应变之比：1e1固体颗粒孔隙土的体积压缩系数ms定义为土体在单位应力作用下体积应变,它与土的压缩模量互为倒数。三、回弹曲线和再压缩曲线土的卸载回弹和再压缩的特性——卸荷和再加荷的压缩试验。4-2土的压缩性回弹和再压缩曲线比初始压缩曲线平缓；加载到超过卸荷时的应力，再压缩曲线与初始压缩曲线延长线重合。4-2土的压缩性四、应力历史对粘性土压缩性的影响（一）前期固结压力和超固结比应力历史，就是土体在历史上曾经受到过的应力状态。天然土层在历史上曾受到过的最大固结压力称为

7、前期固结压力(preconsolidationpressure)，以pc表示；而把前期固结压力与现有上覆压力p1之比定义为超固结比（OCR,overconsolidatedratio）表示:即,OCR=pc/p1当OCR＞1时，该土是超固结土(oveconsolidatedsoil)；当OCR=1时，则为正常固结土(normallyconsolidatedsoil);当OCR<1时，该土是欠固结土(underconsolidatedsoil)。沉积土层的超固结比4-2土的压缩性4-2土的压缩性（二）前期固结压力的确定eABCDmrmin123为考虑土

8、的应力历史进行沉降计算，需确定土的前期固结压力。(f)B点对应于先期固结压力p(b)作水平线m1(c)作m