第五章土的压缩性与地基沉降计算.ppt

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1、第五章土的压缩性与地基沉降计算5.1概述建筑物下的地基土在附加应力作用下，会产生附加的变形，这种变形通常表现为土体积的缩小，这种在外力作用下土体积缩小的特性称为土的压缩性。不少事故例如建筑倾斜、下沉、基础断裂、墙体开裂等，都是由于土的压缩性引起地基严重沉降或不均匀沉降造成的。研究地基的沉降变形，主要解决两方面的问题：一是确定最终沉降量；二是确定沉降变形与时间的关系。5.2土的压缩试验及压缩性指标5.2.1室内压缩试验与压缩性指标室内侧限压缩试验(也称固结试验)是研究土的压缩性的最基本方法，该试验方法简单方便，费用较低，被广泛采用。试验时，分级施加竖向压力，在每级荷载作用下使土样

2、变形至稳定后施加下一级载荷，用百分表测出土样稳定后的变形量△H。根据上述压缩试验得到的关系，可以得到土样相应的孔隙比与加荷等级之间的e～p关系。利用受压前后土粒体积不变和土样横截面面积不变的两个条件。再根据荷载作用下土样压缩稳定后总压缩量△H可求出相应的孔隙比e的计算公式：1)e~p曲线及有关指标曲线的斜率反映了土压缩性的大小。因此，可以利用曲线上任一点的切线斜率来表示相应于压力p作用下的压缩性：(1)压缩系数α土在完全侧限的条件下，竖向应力增量△P与相应的应变增量△ε的比值，称为侧限压缩模量，简称压缩模量。(2)压缩模量Es在无侧向变形，即横截面积不变的情况下，同样根据土粒所占高

3、度不变的条件，△H可用相应的孔隙比的变化来表示，(如图5.7所示)：2)土的侧限回弹曲线和再压缩曲线在室内侧限压缩试验中连续递增加压，得到了常规的压缩曲线，现在如果加压到某一值pi(图5.8中e~p曲线上的b点)后不再加压，而是逐级进行卸载，土样将发生回弹，土体膨胀，孔隙比增大，若测得回弹稳定后的孔隙比，则可绘制相应的孔隙比与压力的关系曲线(图5.8中虚线bc)，称为回弹曲线。3)室内压缩试验e~lgp曲线及有关指标当采用半对数的直角坐标来绘制室内侧限压缩试验e~p关系时，就得到了e~lgp曲线，如右图所示。从图中可看出，在压力较大部分，e~lgp关系接近直线，这是这种表示方法区别

4、于曲线的独特的优点。它通常用来整理有特殊要求的试验，试验时以较小的压力开始，采用小增量多级加载，并加到较大的荷载为止，一般为12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kpa。同样土的回弹在压缩曲线也可绘制成e~lgp曲线。(1)压缩指数Cc和回弹指数Cv将图5.6中e~lgp曲线直线段的斜率用Cc来表示，称为压缩指数。一般认为，当Cc＜0.2时，属低压缩性土；Cc＝0.2~0.4时，属中压缩性土；Cc＞0.4时，属高压缩性土。国外广泛采用e~lgp曲线来分析研究应力历史对土压缩性的影响。压缩指数Cc与压缩系数α不同，α值随压力变化而变化，而Cc值在压力

5、较大时为常数，不随压力变化而变化。Cc越大，土的压缩性越高。(2)前期固结压力在e~lgp曲线上，对应于曲线段过渡到直线段的某拐弯点的压力值是土层历史上所曾经承受过的最大的固结压力，也就是土体在固结过程中所受的最大有效应力，称为前期固结压力，用Pc表示。确定前期固结压力应利用高压固结试验成果，用e~lgp曲线表示。常用的方法是卡萨格兰德(Cassagrande，1936)建议的经验作图法，作图步骤如下(如图5.9所示)：①从e~lgp曲线拐弯处找出曲率半径最小的点A，过A点作水平线A1和切线A2；②作∠A1A2的平分线A3，与e~lgp曲线中直线段的延长线相交于B点；③B点所对应的

6、有效应力即为前期固结压力。通常将地基土中土体的前期固结压力Pc与现有土层自重应力P0(即自重作用下固结稳定的有效竖向应力)进行对比，把天然土层划分为正常固结土、超固结土和欠固结土三种类型，并用超固结比OCR来判断：①正常固结土：OCR＝1；②超固结土：OCR＞1；③欠固结土：OCR＜1。5.2.2现场载荷试验与变形模量测定土的压缩性指标，除了可从室内侧限压缩试验获得之外，还可以通过现场原位试验取得。1)载荷试验其试验装置一般包括三部分：加荷装置、提供反力装置和沉降量测装置。试验时，通过千斤顶逐级给载荷板施加荷载，每加一级荷载到P，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量S，直至加

7、到终止加载条件满足时为止。载荷试验所施加的总荷载，应尽量接近预计地基极限荷载Pu。将上述试验得到的各级荷载与相应的稳定沉降量绘制成P~S曲线，如图5.11所示。此外通常还进行卸荷试验，并进行沉降观测，得到图中虚线所示的回弹曲线，这样就可以知道卸荷时的回弹变形(即弹性变形)和塑性变形。2)变形模量土的变形模量是指土体在无侧限条件下的应力与应变的比值，并以符号E0表示。E0值的大小可由载荷试验结果求得，变形模量也是反映土的压缩性的重要指标之一。在P~S曲线上，当荷载小于某