土力学与基础工程第2版代国忠电子课件教学课件 第4章 土的压缩性与地基沉降计算.ppt

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1、4.1概述4.2土的固结试验与压缩性指标4.3地基的最终沉降量计算4.4应力历史对土的压缩性影响4.5固结理论及地基变形与时间的关系第4章土的压缩性与地基沉降计算4.1概述建筑物通过基础将荷载传给地基以后，在地基土中将产生附加应力和变形，引起建筑物基础的下沉(基础沉降)。若基础沉降量过大(不均匀沉降)，降低建筑物使用价值，导致墙体开裂、门窗歪斜，严重时造成建筑物倾斜，至倒塌。地基土变形通常表现为土体积的缩小。在外力作用下，土体积缩小的特性称之为土的压缩性。为进行地基的变形（或沉降量）计算，应取得土的压缩系数、压缩模量及变形模量等压缩性指标。土的压缩组成：①土

2、颗粒被压缩；②土中水及封闭气体被压缩；③水和气体从孔隙中被挤出。在压力（100～600kPa）作用下，固体颗粒和水的压缩性与土体的总压缩量之比非常小，可忽略不计。土的压缩性：土孔隙体积减小。土压缩变形的快慢与土的渗透性有关。在外力作用下，压缩随时间增长的过程，称为土的固结。为简化地基变形计算，侧限条件。4.1概述4.2土的固结试验与压缩性指标土的压缩性高低，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，进行室内压缩试验测定。4.2.1土的固结试验单向固结试验或侧限固结试验仪器水槽内环环刀透水石试样传压板百分表施加荷载，静置至变形

3、稳定逐级加大荷载测定：轴向应力轴向变形1）试验方法及步骤P=50，100，200，300，400kPa五级加荷。第一级压力宜从12.5kPa或25kPa开始，最后一级压力应大于地基中计算点的自重应力与预估附加应力之和。e-σ′曲线01002003004000.60.70.80.91.0epsett2）试验结果分析Vv＝e0Vs＝1H0/(1+e0)H0Vv＝eVs＝1H1/(1+e)pH1s土样在压缩前后变形量为s，整个过程中土粒体积和底面积不变土粒高度在受压前后不变整理其中根据不同压力p，达到稳定孔隙比e，绘制e-p曲线，即为压缩曲线。p研究土在不同压力作

4、用下，孔隙比变化规律。2）试验结果分析土的压缩曲线e-p曲线e-lgp曲线4.2.2土的压缩性指标1）土的压缩系数a01002003004000.60.70.80.91.0e压缩系数，KPa-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<0.1一般由p1=100kPa增加到p2=200kPa压缩系数a1-2来评定土的压缩性。2）土的压缩指数CcCc＜0.2属低压缩性的土Cc=0.2～0.4属中压缩性的土Cc＞0.4属高压缩性土3）压缩模量ES（1）侧限压缩模量ES试验条件：为侧限条件，即只能竖直单向压缩、侧向不能变形的

5、条件。（2）ES与E的区别①土在压缩试验时，不能侧向膨胀，只能竖向变形；②土不是弹性体，当压力卸除后，不能恢复到原来的位置。除了部分弹性变形外，还有不可恢复的残留变形。ES与钢材或混凝土的弹性模量E有本质的区别。3）侧限压缩模量ES推导：则有：ES＜4MPa高压缩性土ES＝4～15MPa中压缩性土ES＞15MPa低压缩性土4）体积压缩系数mvmv值越大，土的压缩性越高。单位为MPa-1（或KPa-1）压缩指数；Ce回弹指数（再压缩指数）；Ce<

6、意图4.2.4土的变形模量与弹性模量1）平板载荷试验及变形模量（1）浅层平板载荷试验反压重物反力梁千斤顶基准梁荷载板百分表①第一级荷载p1=γd（含设备重），相当于开挖试坑所卸除的土自重应力；②其后，每级荷载增量，对松软土采用10～25kPa，对坚实土则用50～100kPa；③加荷等级不应少于8级；④最后一级荷载是判定承载力关键，应细分二级加荷，以提高成果的精确度，最大加载量不应少于荷载设计值2倍；⑤荷载试验所施加总荷载，应尽量接近地基极限荷载pu。试验采用慢速维持荷载法，其加荷标准如下：①沉降急骤增大，荷载—沉降（p-s）曲线出现陡降段，且沉降量超过0.0

7、4d（d为承压板宽度或直径）。②在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准。③本级沉降量大于前一级沉降量的5倍。④持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求2倍；⑤承压板周围土有明显侧向挤出或发生裂纹。满足终止加荷标准①、②、③三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载pu。当出现下列情况之一时，即可终止加载：载荷试验结果：a）p-s曲线b）s–t曲线地基承载力特征值fak的确定①有明显的比例界限a时，取a点对应的荷载，即fak=p0。②地基极限承载力pu能确定时，且pu＜2p0时，取fak=pu/2。③按上述两点不能确定fak时，当

8、承压板底面积为0.25～0.5m2，对低压缩性土和砂