4 土的压缩性及变形计算.ppt

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1、第四章土的压缩性及变形计算§4.1土的压缩性一、基本概念土体在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性。地基土层发生变形的主要因素内因：土具有压缩性外因：主要是建筑物荷载的作用建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素地下水位大幅度下降施工影响，基槽持力层土的结构扰动振动影响，产生震沉浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉土体压缩性——土在压力（附加应力或自重应力）作用下体积缩小的特性。通常，均认为土体压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果。土的固结——土体在压力作用下其压缩量随时间增长的过程。土压缩的原因固体土颗粒本身被压缩土空隙中水及封闭气体被压缩水和气体从孔隙中被挤出略去不计土体在外力作

2、用下，压缩变形随时间增长的过程，称为土的固结。透水性大排水快压缩过程短变形稳定透水性小排水慢压缩过程长变形渐长二、压缩试验和压缩性指标土的室内压缩试验是用侧限压缩仪(又称固结仪)来进行的，亦称土的侧限压缩试验或固结试验，仪器构造如图所示。（一）压缩试验固结试验：用金属环刀切取保持天然结构的原状土样，并置于圆筒形压缩容器的刚性护环内，土样上下各垫一块透水石，土样受压后土中水可以自由排出。土样在天然状态下或经人工饱和后，进行逐级加压固结，以便测定各级压力作用下土样压缩稳定后的孔隙比变化，进而得到表示土的孔隙比e与压力p的压缩关系曲线。水槽内环环刀透水石试样传压板百分表利用受压前

3、后土粒体积不变和土样横截面面积不变的两个条件，得出：土样压缩稳定后孔隙比eiVv0＝e0Vs0＝1h0/(1+e0)h0Vvi＝eiVsi＝1hi/(1+ei)phi△Si由于逐级施加荷载，在不同压力p作用下可得到相应的孔隙比e，根据一一对应关系，以横坐标表示压力，以纵坐标表示孔隙比，绘制e-p曲线，称为压缩曲线。曲线愈陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高。压缩曲线的绘制方式1、压缩系数ae-p曲线在压力p1（土体自重应力）变到p2（土体自重应力和附加应力之和）时，其对应的曲线段，可近似看作直线，这段直线的斜率（曲线上任意两点割线的斜率）称为土的

4、压缩系数。p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲线△p△eα（二）压缩性指标土的类别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从曲线得知：a不是一个常数，与p1、p2的取值有关，《规范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲线△p△eα【例】某工程钻孔3号土样3-1粉质黏土和3-2淤泥质黏土的压缩试验数据列于下表，试计算压缩系数，并评价其压缩性。压缩试验数据垂直压力（kPa）050100200300400孔隙比土样3－10.8660.7990.7700.7

5、360.7210.714土样3－21.0850.9600.8900.8030.7480.707因为，故该土属于中压缩性土因为，故该土属于高压缩性土解：土样3-1：土样3-2：2、压缩指数Cc土的类别Cc高压缩性土≥0.4中压缩性土0.2～0.4低压缩性土<0.23、压缩模量Es土在完全侧限条件下竖向应力与相应的应变增量的比值。侧限压缩模量单位：Mpa，Kpae1:相应于压力p1的孔隙比：a:相应于压力p1增加至p2时的压缩系数土的类别ES(MPa-1)低压缩性土≥15中压缩性土4～15高压缩性土≤4【例】对一黏土试样进行侧限压缩试验，测得当和时，土样相应空隙比分别为和，试计

6、算和，并评价该土的压缩性。解：因为，故该土属于中压缩性土4、土的回弹再压缩曲线三、应力历史对土压缩性的影响◇应力历史是土体在历史上曾经受到过的应力状态。◇固结应力是指能够使土体产生固结或压缩的应力。◇前期固结应力pc：土在应力历史上（固结过程中）所受到的最大有效应力。◇超固结比OCR：前期固结应力与现有的自重应力之比,即OCR=pc/p1。应力历史的几个概念根据先期固结压力划分的三类沉积土层1、正常固结土OCR=1，土层历史上经受的最大压力为现有覆盖土的自重应力；2、超固结土OCR>1，OCR愈大，土受到超固结作用愈强，其它条件相同，压缩性愈低；3、欠固结土OCR<1，土在

7、自重作用下还没有完全固结，土的固结应力末全部转化为有效应力，即尚有一部分由孔隙水所承担，即pc