土的工程性质_5章土的力学性质

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1、第五章土的力学性质5.0概述土的力学性质的涵义：土在外力作用下表现出的性质。高压缩性——孔隙被压缩，土的体积减小低抗剪强度——低抗剪切破坏的能力弱不考虑拉应力包括：可压缩性简称压缩性（在压应力作用下产生）抗剪性（在剪应力作用下产生）渗透变形（在渗透水流作用的渗透力下产生）特点5.1土的压缩性一、土的压缩性及实质压缩性——土在静压应力作用下体积压缩变小的性能。土的压缩性包括两含义：压缩量大小：研究外力与e的关系。压缩这程快慢：研究变形与时间t的关系。(土力学)土压缩变形的本质土体的压缩变形实际上是孔隙压缩、孔隙比变小

2、所造成的。在土的压缩过程中，假定土颗粒是不可压缩的，水是不可压缩的，只有孔隙可以压缩。对饱和土而言，土的压缩主要是由孔隙中的水被挤出所致，压缩过程同排水过程一致。孔隙水排出，土的压缩随时间而增长的过程，称为土的固结。二、压缩实验特点：①室内，取样品做；②有侧限。方法：室内用环刀切取土体，放在垂向变形的压缩仪中，分级加压，测取各级压力下压缩稳定后土样的高度变化，换算相应的孔隙比，然后作p-e曲线。分级加压，令Pi=0.5，1，2，3kg/cm2用测微表测出△h0.5△h1,△h2,△h3通过公式算出e0.5e1e2e

3、3作p—e曲线称为压缩曲线施加荷载，静置至变形稳定逐级加大荷载侧限压缩试验测定：轴向压缩应力轴向压缩变形已知：试样初始高度H0试样初始孔隙比e0试验结果：每级压力p作用下，试样的压缩变形S1e0e孔隙固体颗粒H0Se由三相草图：可得到e-p关系孔隙比和压缩量的关系P1S1e1e0ptestP2S2e2P3S3e3e-p曲线ep01002003000.60.70.80.91.0ep(kPa)不同土的压缩系数不同，a越大，土的压缩性越大同种土的压缩系数a不是常数，与应力p有关通常用a1-2即应力范围为100-20

4、0kPa的a值对不同土的压缩性进行比较压缩系数KPa-1，MPa-1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压缩系数a1-2常用作比较土的压缩性大小压缩系数：01002003000.60.70.80.91.0epep(kPa)（3）压缩指数Cc将压缩试验成果投放e-lgp对数座标系中，得一曲线，其中线段的斜率定义为压缩指数。用Cc表示。优点：线在很大范围内呈直线，Cc是常量而非变量，用起来也较方便。Cc越大，线段越陡，表示土的压缩性越高。压缩指数粘性土的Cc值一

5、般在0.1—1.0之间压缩系数侧限压缩模量压缩模量指土在侧限压缩条件下竖向附加压应力与应变增量之比，单位为MPa。体积压缩系数三、载荷试验和变形模量载荷试验无侧限现场试验，在试坑中进行，较真实反映土体的受力状态，因而成果较符合实际。压力p沉降SOab载荷试验P~S曲线oa段：压密变形阶段（直线变形或隙性变形阶段）P-S曲线近直线，反映地基的弹性变形为主，主要是土颗粒在垂直方向上彼此靠拢，0~Pa压力下，剪力＜土的抗剪强度。ab段：局部剪切变形段（局部塑性变形阶段）压力＞Pa后，局部地基土剪应力超过土抗剪强度，局部地

6、压出现剪切变形，且随压力的增大逐渐增大，但在Pa~Pb范围内未出现连续破坏面。Pa称临塑荷载，Pb称极限荷载。bc段：完全破坏阶段（b点以左），荷载达Pb后剪切变形形成连续滑动面，地基土发生破坏。变形模量从P-S曲线可以确定土的变形模量E0。E0的物理意义：土在无侧限条件下受压，压应力与压应变之比。四.变形模量E与压缩模量Es间的关系则:E

7、体往往是经过反复加载荷的。五、应力历史和先期固结压力描述：在压缩试验过程中加压至某值pb后逐级卸压，土样即回弹，称为回弹曲线，如图中bc段所示。可恢复的这部分变形（即与ec-eb相当的压缩量）是弹性变形，不可恢复的变形（即与e0-ec相当的压缩量）则称为残余变形。如卸压后又重新逐级加压至pf，则相应的孔隙比与压力的关系曲线段称为再压缩曲线，如图中cdf所示。先期固结压力：土层历史上所经受到的最大压力p目的：用先期固结压力与目前土的上覆土重对比，研究其压缩性，结构性。ep(lg)在先期固结压力p附近发生转折，据此

8、可确定p先期固结压力BACDpAB：沉积过程，到B点应力为pBC：取样过程，应力减小，先期固结压力为pCD：压缩试验曲线，开始段位于再压缩曲线上，后段趋近原位压缩曲线原位压缩曲线沉积过程取样过程压缩试验正常固结土、超固结土、欠固结土的概念正常固结土：土层历史上经受的最大压力等于现有覆盖土的自重应力.超固结土：土层在超过目前自重压力的荷载作用下固结形成