第四章 土的压缩与固结ppt课件.ppt

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1、第四章：土的压缩性与固结本章提要本章特点学习难点土的压缩性-测试方法和指标地基的最终沉降量-分层总合法地基的沉降过程-饱和土渗流固结理论有一些较严格的理论有较多经验性假设和公式应力历史及先期固结压力不同条件下的总沉降量计算渗流固结理论及参数§4.1概述§4.2土的压缩性测试方法§4.3一维压缩性及其指标§4.4单一土层一维压缩问题§4.5地基的最终沉降量计算§4.6饱和土体的渗流固结理论自重应力压缩稳定附加应力导致地基土体变形体积变形形状变形由正应力引起，会使土的体积缩小压密，不会导致土体破坏形状变形主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时，土体将产生剪切破坏，此时的变形将不断发展。通

2、常在地基中是不允许发生大范围剪切破坏的。本章讨论重点§4.1概述关于比萨斜塔的纠偏情况以“斜而不倒”闻名天下。始建于1174年，1350年完工，完工时已偏离2.1m。1590年，意大利伟大科学家伽俐略曾在斜塔的顶层做过自由落体运动的实验。1990年代，比萨斜塔的塔心已经偏离垂直线超过4.5米。意大利政府成立了“比萨斜塔拯救委员会”并向全世界征集“扶正”和延缓比萨斜塔倾斜速度的办法。工程实例墨西哥某宫殿，左部分建于1709年；右部分建于1622年。地基为20多米厚的粘土，沉降达2.2米，连结处地下基岩突起，左右两部分存在明显的沉降差。左侧建筑物于1969年加固。高层建筑物由于不均匀沉降而

3、被爆破拆除土的压缩变形问题土的压缩性与地基沉降计算试验方法压缩性指标沉降的大小沉降的过程土的压缩性测试方法一维压缩性及其指标地基的最终沉降量计算饱和土体的渗流固结理论§4.2土的压缩性测试方法现场试验荷载试验旁压试验三轴应力状态侧限压缩试验三轴压缩试验其他特殊试验室内试验一维问题常规三轴压缩试验试样围压力3阀门阀门马达横梁量力环百分表量水管孔压量测类型施加3施加1-3量测固结排水固结排水体变固结不排水固结不排水孔隙水压力不固结不排水不固结不排水孔隙水压力常用试验类型变形模量：泊松比：一般化的应力应变曲线1Ei1Et土的一般化的应力应变曲线弹性模量固结排水试验与围压有关非

4、线性（弹塑性）剪胀性（泊松比一般在0.3-0.4之间，小于0.5）施加荷载，静置至变形稳定逐级加大荷载百分表加压上盖试样透水石护环环刀压缩容器侧限压缩试验P1s1e1e0ptest测定：轴向压缩应力轴向压缩变形P2s2e2P3s3e3侧限压缩试验侧限变形（压缩）模量：压缩曲线及特点土的一般化的压缩曲线1Es1Eez=pz非线性弹塑性加载：卸载和重加载：常规三轴与侧限压缩试验应力应变关系曲线的比较常规三轴：存在破坏应力侧限压缩试验：不存在破坏应力存在体积压缩极限z=pz侧限压缩试验常规三轴试验常规三轴与侧限压缩试验变形模量E与侧限变形模量Es间的关系则:E

5、体变形的机理弹性变形接触点处弹性变形弹性挠曲变形颗粒翻转的可逆性封闭气泡受压塑性变形大孔隙消失接触点颗粒破碎颗粒相对滑移扁平颗粒断裂土体的变形特性体应变主要由孔隙体积变化引起剪应变主要由土颗粒的大小和排列形态变化引起土的本构模型1E1-3f11-31121-311234线弹性-理想塑性非线性弹性弹塑性§4.3一维压缩性及其指标-p（或）曲线e–p（或）曲线e–lgp（或lg）曲线先期固结压力原位压缩曲线及原位再压缩曲线由侧限压缩试验整理得到的三条常用曲线侧限压缩试验百分表试样环刀P1S1e1e0ptestP2S2e2P3S3e3已知：试样初始高度H0试

6、样初始孔隙比e0试验结果：每级压力p作用下，试样的压缩变形S初始加载卸载再加载一次加载卸载和再加载曲线p在试验曲线的卸载和再加载段，土样的变形特性同初始加载段明显不同，前者的刚度较大在再加载段，当应力超过卸载时的应力p时，曲线逐渐接近一次加载曲线卸载和再加载曲线形成滞回圈应力历史及影响土体在历史上所承受过的应力情况（包括最大应力等）称为应力历史初始加载卸载再加载p应力历史的影响非常显著土样在A和B点所处的应力状态完全相同，但其变形特性差别很大AB-p曲线初始加载Es卸载和重加载EeP1s1e1e0ptestP2s2e2P3s3e31Es1Eep(kPa)=s/H0体积压缩系

7、数：单位压应力变化引起的单位体积的体积变化侧限压缩（变形）模量KPa,MPa1e0e孔隙固体颗粒H0Se由三相草图：可得到e-p关系e-p曲线ep01002003000.60.70.80.91.0ep(kPa)不同土的压缩系数不同，a越大，土的压缩性越大同种土的压缩系数a不是常数，与应力p有关通常用a1-2即应力范围为100-200kPa的a值对不同土的压缩性进行比较压缩系数KPa-1，MPa-1e-p曲线–压缩系数a土的类别a1-2(M