土力学课件土的压缩性和地基沉降计算

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1、第四章土的压缩性和地基沉降计算主要内容4.1概述4.2土的压缩性及压缩性指标4.3地基的沉降量计算4.4应力历史对地基沉降的影响4.5地基沉降与时间的关系4.6地基沉降计算的其他情况4.7二维、三维渗流固结课题4.8地基允许变形值及防止地基有害变形的措施§4.1概述如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本身的自重应力，而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的附加应力作用，这都将导致地基土体的变形。在附加应力作用下，地基土土体变形，从而将引起建筑物沉降。为什么要研究沉降？基础的沉降量或者

2、各部位的沉降差过大，那么将影响上部建筑物的正常使用，甚至会危及建筑物的安全。沉降、不均匀沉降工程实例问题：沉降2.2米，且左右两部分存在明显的沉降差。墨西哥某宫殿地基：20多米厚的粘土概述由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触沉降、不均匀沉降工程实例概述长高比过大的建筑物因不均匀沉降墙体产生裂缝47m3915019419917587沉降曲线(mm)中部沉降大——“八”字形裂缝沉降、不均匀沉降工程实例概述在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的现象称为压缩。通常，土粒本身和孔隙水的压缩量可以忽略不计

3、，在研究土的压缩时，认为土体压缩主要是孔隙中体积一部分水和空气被挤出，封闭气泡被压缩。土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。§4.2土的压缩性及压缩性指标渗透性较大的土砂土，加荷后，孔隙中的水较快排出，压缩完成得快；渗透性小的土粘土，加荷后，孔隙中的水缓慢排出，且土颗粒间的力作用使压缩完成得慢。4.2.1土的压缩性1土的压缩试验为了研究土的压缩特性，通常可在试验室内进行压缩（固结）试验，从而测定土的压缩性指标。室内压缩（固结）试验的主要装置为侧限压缩仪（固结仪）。用这种仪器进行试验时，由于刚性护环所限，试

4、样只能在竖向产生压缩，而不能产生侧向变形，故称为侧限压缩试验。4.2.2压缩试验及压缩性指标土的压缩性及压缩性指标侧限压缩试验固结容器：环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架等加压设备：杠杆比例1:10变形测量设备侧限压缩仪（固结仪）支架加压设备固结容器变形测量土的压缩性及压缩性指标只在竖直方向上进行压缩变形是由孔隙体积的减小引起的土的压缩性及压缩性指标根据固结试验各级荷载pi相应的稳定压缩量Si，可求得相应孔隙比ei建立压力p与相应的稳定孔隙比的关系曲线，称为土的压缩曲线。1e0固体颗粒孔隙Howt

5、odetermineit?土的压缩性及压缩性指标2、压缩性指标（1）压缩系数压缩曲线反映了土受压后的压缩特性。土的压缩系数是指土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效应力增量的比值，即e－p曲线某范围的割线斜率。01002003004000.60.70.80.91.0e(kPa)单位：Mpa-1土的压缩性及压缩性指标图中所示为0.1、0.2MPa两级压力下对应的压缩系数，称为a1-2，常用来衡量土的压缩性高低。01002003004000.60.70.80.91.0e(kPa)土的类别a1-2(MPa-1)高压

6、缩性土0.5中压缩性土[0.1,0.5)低压缩性土<0.1《土工试验方法标准》土的压缩性及压缩性指标土的固结试验的结果也可以绘在半对数坐标上，即坐标横轴p用对数坐标，而纵轴e用普通坐标，由此得到的压缩曲线称为e~lgp曲线。在较高的压力范围内，e~lgp曲线近似地为一直线，可用直线的斜率——压缩指数Cc来表示土的压缩性高低，即式中，e1，e2分别为p1，p2所对应的孔隙比。（2）压缩指数土的压缩性及压缩性指标压缩系数和压缩指数区别:前者随所取的初始压力及压力增量的大小而异，而后者在较高的压力范围内是常数。

7、（3）土的压缩模量是指土体在侧限条件下的竖向附加应力与相应的竖向应变之比：1e1固体颗粒孔隙土的体积压缩系数mv定义为土体在单位应力作用下体积应变,它与土的压缩模量互为倒数。土的压缩性及压缩性指标1、现场荷载试验教材117§4.2.3土的荷载试验及变形模量土的压缩性及压缩性指标土的压缩性及压缩性指标2、土的侧压力系数及变形模量土的侧压力系数，K0，是指侧限条件下土中侧向应力与竖向应力之比。土的变形模量，E0，是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。相当于理想弹性体的弹性模量，但是由于土体不是理想弹性体,故

8、称为变形模量。E0的大小反映了土体抵抗弹塑性变形的能力。前面定义侧限条件下的压缩模量Es，与之有如下关系：K0与泊松比有如下关系：土的压缩性及压缩性指标变形模量E0与压缩模量Es之间的关系推导：所以有根据定义土的压缩性及压缩性指标土的弹性模量（杨氏模量）E，是指土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力与弹性应变的比值。常用于估算建筑物初始瞬时沉降。压缩模量Es和变形模量E0的应变为总应变，包括弹性应变和塑性应变。弹性模量E的应变只包含