土的压缩性与地基沉降

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1、第二章土的压缩性与地基沉降计算§2－1土的压缩性一、基本概念土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性土的压缩变形主要由孔隙的减小所引起。其变形原因：①土颗粒本身的压缩变形；②土孔隙中的水和空气的压缩；③水和空气从孔隙中被挤出，孔隙本身收缩。（工程所遇压力100～600kpa,可认为土与说没被压缩）饱和土的压缩需要一定时间才能完成。土的渗流固结过程。压缩时间与土颗粒大小的关系。（上海无线电三十厂大楼）二、有效应力原理（太沙基于1923年发现）根据试验说明有效应力原理水钢球有效应力通过土骨架传递，使土体体

2、积发生变化。孔隙水压力通过孔隙中贯通的水传递，不会使土体的体积发生变化。A点的孔隙水压力:A点的竖直总压力:根据有效性原理:因此，有效应力与地面水深的变化无关，水深的变化不会引起土体变形。有效应力的数值无法直接量测，可以通过孔隙水压力测定l三轴剪力试验，孔隙水压力仪7，根据有效应力公式计算得到。三、压缩曲线及压缩性指标1、压缩试验和压缩曲线（侧限条件）首先介绍室内侧限压缩仪。根据不同荷载情况下计算试样的孔隙比变化。如图所示：土样初始高为H。，孔隙比为e。，在荷载作用下，高度变为H。－△H，孔隙比为e。V

3、s=1Vu=e。Vu=eH。HVs=1得：根据计算的各级荷载下的孔隙比e，即可绘制土的压缩曲线据图对其变形进行分析掌握土的变形特点。2、土的压缩系数和压缩指数土的压缩性大，孔隙比变化大，曲线比较陡；土的压缩性小，孔隙比变化小，曲线比较平缓。在图中取M1，M2点。压力增量当压力变化范围不大时，可将M1,M2曲线用割线来代替，其斜率为a称为压缩系数。a越大，土的压缩性越大。从图中看出同一试样的a值并非常数，而与所取的位置有关。《规范》规定，取压力相应的这段压缩系数作为土的压缩性的判断标准。，土的压缩系数（M

4、Pa－1）土的压缩性a1-2<0.1低压缩性0.1≤a1-2<0.5中压缩性0.5≤a1-2高压缩性压缩指数：见前图，其斜率为愈大，其压缩性愈大，其优点是曲线有很大一段直线，为一常数，并能确定先期固结压力。常用于应力历史研究。*先期压缩过的土与没有压缩的土有什么区别？例题2:一厚为20m的粘土地基上建一建筑物，经数年，下沉停止，下沉量为5.5cm，如果基础的平均压力为100KPa（施工前孔隙比e。＝1），求该地基的压缩系数。解：3、侧限压缩模量根据曲线可得到另一个压缩性指标—侧限压缩模量Es，其定义：土

5、在完全侧限条件下的竖向受压应力增量与应变增量的比值。当压力从增到，相应土样高度从H1减小则到H2，压缩量Es相似于钢材的弹性模量（E），但又有本质区别。h1=1+e1；h2=1+e2侧限压缩模量与压缩系数的关系因为有垂直高度四、荷载试验及土的变形模量1、荷载试验荷载板面积0.25m2,0.5m2,1.0m2试验时间4～24小时三阶段（见图）①开始阶段（0～a）直线变形阶段；②局部剪裂阶段（a～b）；③完全破坏阶段。2、变形模量定义是无侧限情况下单轴受压时的应力与应变之比。3、载荷试验结果荷载----沉降

6、（p--s）曲线沉降----时间（s--t）曲线（见下图）临塑荷载极限荷载4、地基承载力的确定地基承载力特征值fak由载荷试验结果确定地基承载力特征值的方法：当p-s曲线上有比例界限a时，取该比例界限点a对应的荷载值；当极限荷载pu能确定，且pu<2p0时，取极限荷载的一半，即pu/2；不能按上述两点时，当压板面积为0.25—0.50平方米，可取s/d=0.01-0.015所对应的荷载值，但其值不应大于加载量的一半。载荷试验于同一土层的试验点不应少于三处。可取平均值作为fak。fak=(fak1+fak

7、2+fak3)/35、地基土的变形模量E弹性理论沉降计算公式：集中力作用、弹性半无限空间、地表任意点沉降。根据弹性力学公式求得均布荷载下地基沉降公式:s-----地基沉降量，cm；w----形状系数；B----矩形荷载的短边或圆形荷载的直径，cm；P----荷载板的压应力，kPa；μ----地基土的泊松比；E----地基土的变形模量，kPa。地基土的变形模量计算公式：小荷载、p-s曲线线性、实测沉降值s，反算E。P0----p-s曲线比例界限a对应的荷载，kPas----相应的沉降，cm6、变形模量E与

8、压缩模量Es的关系－侧压力系数根据广义虎克定律§2－2地基中的应力分布一、地基自重应力自重应力：指由于土的自身重量作用而产生的应力。计算自重应力时，假设天然地面是无限延伸的，任意竖直面与水平面上无剪力存在，即无侧向变形，只有垂直变形。自重应力与深度成正比，竖直方向成直线分布，水平方向为均匀分布。不透水层对自重应力的影响。地下水对自重应力的影响。天然土层由于自重引起的变形认为早已完成，但近期沉淀成堆积的土层，应考虑自重作用下土的变形问题。例题