土的压缩性和沉降计算.ppt

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1、第四章土的变形和地基沉降计算(YAOHUAN.professor)福州大学土木工程学院轨道与地下工程系/工程地质与岩土工程研究所§4.1土的压缩性§4.2地基最终沉降量§4.3应力历史§4.4地基变形与时间的关系§4.5有关问题综述主要内容**§4.1土的压缩性**土的压缩性是指土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无粘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

2、在压力作用下，压缩量随时间增长的过程一.侧限压缩（固结）试验(室内试验)压缩试验——研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称固结试验三联固结仪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，由于金属环刀（内径80mm，高20mm）和刚性护环的限制，只产生竖向压缩，不产生侧向变形；利用百分表测读试件的竖向变形（0.01mm），每小时变形量不超过0.005mm认为变形稳定。饱和土样时在水槽内充水；试件不能膨胀，侧限应力状态。1.压缩仪（固结仪）示意图2.e-p曲线和e-lgp曲线研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律土样在压缩前后变形量为s

3、，整个过程中土粒体积和底面积不变土粒高度（体积）在受压前后不变整理其中根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线，为压缩曲线pVv＝e0·VsVs＝1H0/(1+e0)H0Vv＝ei·VsVs＝1Hi/(1+ei)Hisipe0eppee-p曲线二、压缩性指标压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高。依压缩曲线可得到3个土的压缩性指标:1.压缩系数a2.压缩指数Cc3.压缩模量Es曲线A曲线B曲线A压缩性＞曲线B压缩性1.压缩系数a土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值p1p2

4、e1e2M1M2e0epe-p曲线△p△e利用单位压力增量所引起得孔隙比改变表征土的压缩性高低在压缩曲线中，实际采用割线斜率表示土的压缩性《规范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性a1-2＜0.1MPa-1低压缩性土0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中压缩性土a1-2≥0.5MPa-1高压缩性土2.压缩指数Cc压力较大部分（后段）接近直线，其斜率为土的压缩指数。3.压缩模量Es土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为侧限模量说明：土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比，Es愈大，a愈小，土的压缩性愈低.

5、依据压缩模量大小不同将土分为高/中/低压缩性三(类)级.Vv＝eVs＝1H1/(1+e)pH2ΔHp三、土的回弹曲线及再压缩曲线弹性变形——可恢复的部分变形；残余变形——不能恢复的变形。pe弹性变形塑性变形adbcb压缩曲线回弹曲线再压缩曲线1.土的卸荷回弹曲线不与原压缩曲线重合，说明土不是完全弹性体，其中有一部分为不能恢复的塑性变形2.土的再压缩曲线比原压缩曲线斜率要小得多，说明土经过压缩卸荷后再压缩时，其压缩性明显降低弹性模量定义：土的弹性模量是土体在无侧限条件下的瞬时压缩的应力应变模量。常用室内三轴压缩试验或单轴压缩无侧限抗压强度确定。应用：①弹性力学（布辛

6、奈斯克解）公式中；②计算高耸结构物在风荷载作用下的变形时。土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。**变形模量E0(原位)载荷试验**上式的来源：因板边有：(原位)载荷试验*基本设备*（1）加荷稳压装置——承压板、千斤顶及稳压器等；（2）反力装置——平台堆载或地锚；（3）观测装置——百分表及固定支架等。试验方法①荷载逐级增加；②加荷等级不少于8级；③测读沉降（每加一级荷载后，按间隔10、10、10、15、15分钟及以后每隔30分钟读一次沉降）；④稳定标准（当连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载）；⑤直至破坏。破坏标准①承

7、载板周围的土明显侧向挤出（砂土）或发生裂纹（粘性土和粉土）；②沉降量S急骤增大，荷载～沉降（P～S）曲线出现陡降段；③在某一荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准；④沉降S≥0.06b（b为承载板宽度或直径）。①P～S曲线有直线段反求得到E0；②若P～S曲线不出现直线段，建议：中、高压缩性土取s1=0.02b及其对应的荷载为p1低压缩性土取s1＝（0.01～0．015）b及其对应的荷载p1代人上式计算E0。注意：确定变形模量的现场载荷试验——堆载确定变形模量的现场载荷试验——地锚反力系统变形模量与压缩模量之间关系P74其中土的泊松比，一般0～0.5之间E0是