土的压缩性与沉降计算

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1、第四章土的压缩性与沉降计算学习要求：1土的压缩性和压缩性指标的确定2基础沉降量的计算（分层总和法和规范法）3地基沉降与时间关系的理论计算概述土在自重应力或附加应力作用下，地基土要产生附加变形，包括体积变形和形状变形。对于土来说，体积变形通常表现为体积缩小。我们这种在外力作用下土体积缩小得特性称为土的压缩性。土的压缩性主要有两个特点：☆土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的；☆由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时间土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移称为沉降。研究建筑物沉降包

2、含两方面的内容：☆绝对沉降量的大小，亦即最终沉降；☆沉降与时间的关系，主要介绍太沙基的一维固结理论。土的压缩性概念土体产生体积缩小的原因：◇固体颗粒的压缩；◇孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体的溶解；◇孔隙水和孔隙气体的排出。由于纯水的弹模约为2×106kPa，固体颗粒的弹模为9×l07kPa，土粒本身和孔隙中水的压缩量，在工程压力(100～600kPa)范围内，不到土体总压缩量的1/400，因此常可略不计。所以，土体压缩主要来自孔隙水和土中孔隙气体的排出。土质地基在荷载作用下，总是要产生变形的这是由于土体的压缩性引起的。地基沉降一般包括瞬时沉降、固结

3、沉降和次固结沉降瞬时沉降：加荷载瞬时仅由土体的形状变化产生的沉降固结沉降：由于土体排水压缩产生的沉降次固结沉降：由土体骨架蠕变产生的沉降土体变形可分为：体积变形和形状变形。本章只讨论由正应力引起的体积变形，即由于外荷载导致地基内正应力增加，使得土体体积缩小。地基土层发生变形的主要因素内因：土具有压缩性外因：主要是建筑物荷载的作用建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素地下水位大幅度下降施工影响，基槽持力层土的结构扰动振动影响，产生震沉浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉沉降值的大小取决于：1建筑物荷载的大小和分布2地基土层的类型和分布、各土层厚度及其压缩性地基土

4、的压缩实质1土粒体积不变2空隙水体积不变，但会被排出3气体会被压缩，也会被排出第二节土的压缩性一土的压缩试验与压缩性指标土体的变形计算，需要取得土的压缩性指标，可以通过室内侧限压缩试验和现场原位试验得到。◇室内压缩试验亦称固结试验，是研究土压缩性最基本的方法。◇现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量s，并绘制成P-S曲线，即获得地基土载荷试验的结果。反映土的压缩性的指标主要有压缩系数、压缩模量、压缩指数和变形模量、体积压缩系数。土的压缩性的高低，常用压缩性指标定量表示，压缩性指

5、标，通常由工程地质勘察取天然结构的原状土样进行。1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说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果砂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土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程2两种压力作用于饱和土体内某截面上总的正应力s由两部分组成：一部分为孔隙水压力u，它沿着各个方向均匀作用于土颗粒上，其中由孔隙水自重引起的称为静水压力，由附加应力引起的称为超静孔隙水压力（孔隙水压力）；另一部

6、分为有效应力s′，它作用于土的骨架（土颗粒）上，其中由土粒自重引起的即为土的自重应力，由附加应力引起的称为附加有效应力。饱和土中总应力与孔隙水压力、有效应力之间存在如下关系◇任一平面上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和；◇土的强度的变化和变形只取决于土中有效应力的变化。3侧限压缩试验侧限压缩试验亦称固结试验。所谓侧限，就是使土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。(1)试验仪器(2)试验结果（土的压缩曲线图片）(3)试验结果（孔隙比）的推导室内压缩试验采用的试验装置为压缩仪。试验时将切有土样的环刀置于刚性护环中，由于金属环刀及刚性护

7、环的限制，使得土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。在土样上下放置的透水石是土样受压后排出孔隙水的两个界面。压缩过程中竖向压力通过刚性板施加给土样，土样产生的压缩量可通过百分表量测。常规压缩试验通过逐级加荷进行试验，常用的分级加荷量p为：50，100，200，300，400kPa。土的压缩是由于孔隙体积减小，所以土的变形常用孔隙比e表示。（4）侧限压缩试验试验步骤刚性护环加压活塞透水石环刀底座透水石土样荷载注意：土样在竖直压力作用下，由于环刀和刚性护环的限制，只产生竖向压缩，不产生侧向变形固结仪示意图单向固结试验或侧限固结试验一、压缩系

8、数4压缩指标标准压缩系数a1-20.10.5低压缩性中压缩性高压缩性压缩系数a值与土所受的荷载大小有关。工程