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1、 第四章 土的压缩性与固结理论 Compressibility of soils and consolidation theory 4.1 概述 4.2 土的压缩性 4.3 饱和土中有效应力 4.4 土的单向固结理论 学习要求 1. 掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法 2掌握有效应力原理 3掌握太沙基一维固结理论 4掌握地基沉降随时间变化规律 一、基本概念 土的压缩性(compressibility)：是指土在压力作用下体积缩小的 特性。 固体土颗粒被压缩； 土中水及封闭气体被压缩； 水和气从孔隙中被挤出； 土的固结(consolidation)：土体在外力作用下，压缩随时间增长 的全过程，称
2、为土 的固结。 4.1 概述 研究土的压缩性的方法 压缩试验：研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法称为 压缩试验，室内试验简单方便，费用较低； 室内压缩试验： 单向压缩试验 三轴压缩试验： 真三轴 常规三轴 原位试验：载荷试验 一、固结试验及压缩性指标 1、固结试验 试验时，竖向压力pi分 级施加。在每级荷载作 用下使土样变形至稳定 ，用百分表测出土样稳 定后的变形量si,可按下 式计算出各级荷载下的 孔隙比ei 4.2 土的压缩性 土样原始高度：H0，受压后高度：H，H=H0-H H：外压力p作 用下土样压缩至稳定的变形量。 假设土粒体积Vs 不变， Vs=1则土样孔隙体积在压缩前为e0
3、，在压缩 稳定后为e。利用受压后土粒体积不变和土样横截面积不变的两个 条件，得出： 这样，只要测定土样在各级压力pi作用下的稳定压缩量H后，就 可按上式算出相应的孔隙比ei，从而绘制土的压缩曲线。 土的压缩曲线 ue-p曲线初始段较陡，土的压缩量较大，而后曲 线逐渐平缓，土的压缩量也随之减小，土的密实度 增加一定程度后，土粒移动愈来愈趋于困难，压缩 量也就减少的缘故。 u不同的土类，压缩曲线的形态有别，密实砂土的 比较平稳，而软粘土的较陡，因而土的压缩性高。 2、压缩性指标 压缩系数a、压缩性指数Cc、压缩模量Es、体积模量Mv v（1）压缩系数a 是土体在侧限条件下孔隙比减 小量与竖向有效压应力增量的比值 ，即e-p曲线中某一段的割线斜率 。 a1-2单元体的渗透条件 由于上层排水，渗流自下而上进行，在外荷载一次施加后某时间t流出 单元体的水量为qdt，流入单元体的 水量为： 由达西定律，可得单元体单位时间单位过水面积的流量q为： dt时间内，流经该单元体的水量变化为： 2单元体的变形条件 在dt时间内，Vv随时间的变化率为： （5）代入（4）得： 3单元体的渗流连续条件 根据连续性条件，在dt时间内，该单元体内排出的水量应等于单元体 孔隙的压缩量，即： Cv为土的竖向固 结系数，由室内 固结试验确定。 3、微分方程的解析解 根据初始条件和边界条件，求解
