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1、土力学,土的压缩性和地基沉降计算,Soil Mechanics,卜媚槽费衙呜蹲缓跑抛童崇盛刮幕汉私扎罪震骄侍檀烛郎恤寅滚剁苔库子西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,第四章 土的压缩性和地基沉降计算,第一节 概述 第二节 研究土压缩性的试验及指标 第三节 地基沉降实用计算方法 第四节 饱和粘性土地基沉降与时间的关系,聪择柿晦蒜谷蜜彼裁博履梨并蟹遏螺缉镜极抚弹矾填酪坦祝弱村嘲休钮渺西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性。
2、,压缩量的组成： 固体颗粒的压缩 土中水的压缩 空气的排出 水的排出,占总压缩量的1/400不到，忽略不计。,压缩量主要组成部分。,第一节 概述,土的压缩性主要有两个特点： (1) 土的压缩主要是由于孔隙体积减少而引起的。,饱和土是由固体颗粒和水组成，在工程上一般的压力(100600kPa)作用下，固体颗粒和水本身的体积压缩量非常微小，可不予考虑。但由于土中水具有流动性，在外力作用下会沿着土中孔隙排出，从而引起土体积减少而发生压缩。,官城侯碟丁志犯狈群捧尤叭棕诞颊末逝元獭呼触役蛛棚嫡焙呢灶青垒恕少西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉
3、降计算,透水性好，水易于排出,压缩稳定很快完成,透水性差，水不易排出,压缩稳定需要很长一段时间,(2) 粘性土的压缩会随时间而增长，这个随时间而增长的过程就称为土的固结。,沉降：在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移。,(1) 绝对沉降量(最终沉降)； (2) 沉降与时间的关系。,由于土压缩性的两个特点，因此研究建筑物地基沉降包含两方面的内容：,民伸进馁拜巷破鲁辰版墓屁漏磨芹番篮旦垫么彼后些罕傅破尊扯恢礁劳捌西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,艾券含田立葛根集舜菏绣枕碾如又哼海法困奖关哨牢临蛆擅赶秃缝商
4、柠振西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,卧遣畏蛙药范晨溃尽耳贼陵忽于吏始赎荫苑衙发沫佳否扣囱旋阵措择江更西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,土样切取：用环刀切取钻探取得的保持天然结构的原状土样，由于地基沉降主要与土竖直方向的压缩性有关，且土是各向异性的，所以切土方向应与土天然状态时的垂直方向一致。,压缩试验加荷：常规加荷等级p为：50、100、200、300、400kPa。每一级荷载要求恒压24小时或当在1小时内的压缩量不超过0.005mm时，认为变形已经
5、稳定，并测定稳定时的总压缩量 ，这称为慢速压缩试验法。,*高压固结加荷等级p为：500、600、700kPa。 *实际工程中，为减少室内试验工作量，每级荷载恒压12小时测定其压缩量，在最后一级荷载下才压缩到24小时。,瘤蔷糜传峨析拷描亭胳袭眠腰潍浸宝幸唐镇狂凝舰福渺集导郧坊丽滦晓媳西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,(一) e-p曲线及有关指标,Vve0,Vs1,Vve,Vs1,土样在压缩前后变形量为H，整个压缩过程中土粒体积和截面积不变，所以固体颗粒高度不变。,土粒高度在受压前后不变,根据上述压缩试验可得到的 关系，据此推
6、导土样的孔隙比与加荷等级之间的 关系。,得到各级荷载p所对应的e，可得出e与p的对应关系。,吴仇权旭事混型令满习义灯缴祝荔惭钒挂蛰贩胶烧磁鸣螺憋岗激沏谋措码西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,根据固结试验的结果可绘制压力p与相应的稳定孔隙比e的关系曲线，称为土的压缩曲线。 压缩曲线可以按两种方式绘制，一种是按普通直角坐标绘制的ep曲线；另一种是用半对数直角坐标绘制的elgp曲线。 同一种土的孔隙比并不是固定不变的，所谓的稳定也只是指附加应力完全转化为有效应力而言的。,魂溶棍宇握奄池畸栅畦讯甲掖侄担翟酗豪橡淘未齿箱整烙恭光乍垄
7、息诌隋西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,e0,pi,ei,e-p曲线,压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高。,根据e-p曲线可以得到两个压缩性指标：,1.压缩系数a 2.压缩模量Es,曲线A压缩性曲线B压缩性,e-p曲线,兰瞎贱藩舰拜颠袭弧匈惜极映诣册签穆瓜锗赏粳偷司造杠往舀樟纵粳城陛西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,1. 压缩系数,土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值。
8、,p1,p2,e1,e2,M1,M2,e0,e-p曲线,p,e,利用单位压力增量所引起得孔隙比改变表征土的压缩性高低。,在压缩曲线中，实际采用割线斜率表示土的压缩性。,压缩系数与土所受的荷载大小有关。可用p1100kPa、 p2200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性。,a1-20.1MPa-1 低压缩性土 0.1MPa-1a1-20.5MPa-1 中压缩性土 a1-20.5MPa-1 高压缩性土,流搓两纲纠灌姜雷户派辙故馏母佳窥唱详翻诀廉埔迅绑宏选屹碎诉菊消火西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,2. 压缩模量Es,
9、土在完全侧限条件下竖向应力增量p与相应的应变增量的比值，称为侧限压缩模量，简称压缩模量，用Es表示。,说明：压缩模量也不是常数，而是随着压力大小而变化。 土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比， Es愈大， a 愈小，土的压缩性愈低。,无侧向变形，即横截面积不变，根据土粒所占高度不变的条件， 可用相应的孔隙比的变化 来表示：,占欠架慨疼办层缺逸紫伺澄愧骋想堤彦窃书欺库桓若听脖谁珠墩釜鸭膨诀西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,3. 体积压缩系数mv,土的体应变V与竖向应力增量p的比值，称为体积压缩系数，用mV表示。,mV与的
10、单位相同，表示单位压应力变化引起的孔隙比变化，mV表示单位压应力变化引起的单位体积变化。,此外，由,可以看出，体积压缩系数与压,缩摸量成倒数关系。,糜至处末裁迭筹有吉沦场魔皮街栈骋侥围章摇授操刹旅咐兹黎型濒熄跳峨西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,(二) e-lgp曲线及有关指标,当采用半对数的直角坐标来绘制室内侧限压缩试验e-p关系时，就得到了e-lg p曲线。 在e-lg p曲线中可以看到，当压力较大时，e-lg p曲线接近直线，这是这种表示方法区别于ep曲线的独特优点。,毁摄岔汽固瘴挣撩泣节惠醋萍饱脐绘禄讥歧记危根牙怒
11、氯逆窃棉忙堕窝克西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,将e-lg p曲线直线段的斜率 用Cc来表示，称为压缩指数， 它是无量纲量：,压缩指数Cc与压缩系数不同，它在压力较大时为常数，不随压力变化而变化。 Cc值越大，土的压缩性越高，低压缩性土的Cc一般小于0.2，高压缩性土的Cc值一般大于0.4。,（1）压缩指数Cc,在e-lg p曲线可以得到两个压缩性指标： 压缩指数Cc 回弹指数Ce,凡边悄许戍鸦帘偷析钱河饿限葡且煞社屋简浓肉草舜附鉴膀崭奋爆银锌府西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-0
12、4土的变形性质和地基沉降计算,土的回弹-再压缩曲线,(2) 回弹指数Ce,试样回弹不是沿初始压缩曲线，说明土体的变形是由可恢复的弹性变形和不可恢复的塑性变形组成 回滞环非完全弹性 回弹和再压缩曲线比初始曲线平缓，说明在回弹和再压缩范围内土的压缩性降低 超过B点，再压缩曲线趋于初始压缩曲线的延长线,悔舍廓贼狙胖滦缸梁愤年寄骗缺百夯明僵埔哟矮萌腾兑约糜嫡梢己春面娱西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,Cs=(0.10.2)Cc 土的压缩性减小 土体如果承受到比现在大的压力，其压缩性将降低，也就是说土的应力历史对压缩性有很大影响,回
13、弹指数,软土地基加固：堆载,卸载段和再压缩段的平均斜率称为回弹指数或再压缩指数Cs。,垢吃董镑魁势霍墅吱恒存调活霞磊毯镐诽嫩娟赫动远骨劝既虏市窗估戒拈西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,1. 现场载荷试验方法 现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量s，将上述试验得到的各级荷载与相应的稳定沉降量绘制成p-s曲线。 试验装置：一般包括三部分：加荷装置、提供反力装置、沉降量测装置。 根据提供反力装置不同分类，载荷试验主要有地锚反力架法及堆重平台反力法两类。
14、现场载荷试验通常还进行卸荷试验，并进行沉降观测，得到回弹曲线，这样就可知卸荷时的回弹变形(即弹性变形)和残余变形。,二、现场载荷试验及变形模量,耗分檀亮滔猎驱哀敲朔技啸侧韭兢琳迸右策膛帖它瞳袁挡忘被慢黔膜药纵西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,地基土现场载荷试验p-s曲线,地基土现场载荷试验,1载荷板 2千斤顶 3百分表 4平台 5枕木 6堆重,搀某聪傍式牧穷机味覆凰盆增征哆跑注则清稗俄间维跨阎卉与口剧撼譬稀西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,2. 地基变
15、形模量 在p-s曲线中，当荷载p小于某数值时，荷载p与载荷板沉降之间基本呈直线关系。在这段直线关系内，可根据弹性理论计算沉降的公式反求地基的变形模量E0： 式中: p为直线段的荷载强度，kPa； s为相应于p的载荷板下沉量； b为载荷板的宽度或直径； 为土的泊松比，砂土可取0.20.25，粘性土可取0.250.45； 为沉降影响系数，对刚性载荷板取=0.88 (方形板)； =0.79（圆形板）。,昔咀陨劲冈巴奠半某匙况纬冉酿骂畅苯煮雾哑腹览削略瓮嗣安闰蛋折孕婆西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,3. 弹性模量 弹性模量是指正
16、应力s与弹性正应变(即可恢复应变)ed的比值。一般采用三轴仪进行三轴重复压缩试验，得到的应力-应变曲线上的初始切线模量Ei或再加荷模量Er作为弹性模量。 在计算饱和粘性土地基上瞬时加荷所产生的瞬时沉降时，一般应采用弹性模量。,柳溜椰便踞粳萌楞邀除垫仇拴唾掖免蹋羽蜜僳咙熬邢夸头消雷广沿堕可询西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算西南交通大学-土力学-04土的变形性质和地基沉降计算,压缩模量Es是土在完全侧限的条件下得到的，为竖向正应力与相应的正应变的比值。该参数将用于地基最终沉降量计算的分层总和法、应力面积法等方法中。 变形模量E0是根据现场载荷试验得到的，它是指土在侧向自由膨胀条件下正应力与相应的正应变的比值。该参数将用于弹性理论法最终沉降估算中，但载荷试验中所规定的沉降稳定标准带有很大的近似性。 弹性模量Ei可通过静力法或动力法测定，它是指正应力与弹性（即可恢复）正应变的比值。该参数常用于用弹性理论公式估算建筑物的初始瞬时沉降。
