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1、901,概述 土的压缩性及压缩性指标 地基的沉降量计算 应力历史的对地基沉降的影响 地基沉降与时间的关系 地基沉降计算的其他情况 二维、三维渗流固结问题 地基允许变形值及防止地基有害变形的措施,902,土具有压缩性,荷载作用,地基发生沉降,荷载大小,土的压缩特性,地基厚度,一致沉降 （沉降量）,差异沉降 （沉降差）,建筑物上部结构产生附加应力,影响结构物的安全和正常使用,土的特点 （碎散、三相）,沉降具有时间效应沉降速率,903,地 基 土 产 生 压 缩 的 原 因,1.建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素； 2.地下水位大幅度下降，相当于施加大面积荷载； 3.施工影响，基槽持力层土的结构扰动
2、； 4.振动影响，产生震沉； 5.温度变化影响，如冬季冰冻，春季融化； 6.浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉。,1.固相矿物本身压缩，极小，物理学上有意义，对建筑工程来说没有意义的； 2.土中液相水的压缩，在一般建筑工程荷载（100-600）Kpa作用下，很小，可不计； 3.土中孔隙的压缩，土中水与气体受压后从孔隙中挤出，使土的孔隙减小。,内因,外因,904,土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性,压缩量的组成 固体颗粒的压缩 土中水的压缩 空气和水的排出,占总压缩量的1/400不到，忽略不计,压缩量主要组成部分,说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果,透水性好，水易于排出,压缩稳定
3、很快完成,透水性差，水不易排出,压缩稳定需要很长时间,905,压缩试验,研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称固结试验,三联固结仪,906,刚性护环,加压活塞,透水石,环刀,土样,荷载,注意：土样在竖直压力作用下，由于环刀和刚性护环的限制，只产生竖向压缩，不产生侧向变形,压缩仪示意图,907,研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律,Vv1e1Vs,Vs1,Vv2e2Vs,Vs1,土样在压缩前后变形量为s，整个过程中土粒体积和底面积不变,土粒体积在受压前后不变,解出变形量,908,根据不同压力pi作用下，达到稳定的孔隙比ei，绘制e-p曲线，为压缩曲线,由前式得到,909,压缩性不同的土
4、，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。,通常情况下,砂土的e-p曲钱较平缓，而软粘土e-p的曲线较陡。,9010,压缩试验成果与压缩试验指标 各级压力与其相应的稳定孔隙比的关系曲线，简称ep曲线。,elnp曲线,elogp曲线,9011,压缩性指标,根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标,1.压缩系数a 2.压缩指数Cc 3.压缩模量Es,9012,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,p1,p2,e1,e2,M1,M2,e0,p,e,利用单位压力增量所引起的孔隙比改变表征土的压缩性高低,在e-p压缩曲线中，实际采用割线
5、斜率表示土的压缩性,9013,土工试验方法标准规定用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,9014,压缩指数,elogp座标中压缩曲线的斜率，即：,Cc 是无量纲系数，同压缩系数a一样，压缩指数Cc值越大，土的压缩性越高。虽然压缩系数a 和压缩指数Cc 都是反映土的压缩性的指标。,Cc0.4时为高压缩性土,9015,压缩模量,土在侧限条件下竖向附加应力z与竖向应变增量z的比值，称压缩模量或侧限模量,说明：土的压缩模量Es与土的的压
6、缩系数a成反比， Es愈大， a愈小，土的压缩性愈低,由于 和,得到,9016,侧限压缩变形量计算公式 利用压缩模量计算压缩变形量利用压缩系数a计算压缩变形量利用压缩曲线计算土层压缩变形量,9017,土的荷载试验,室内压缩试验缺点 尺寸小，图样受扰动、侧限条件、摩擦阻力,原位荷载试验,原 理,在试坑中逐级加荷载，观测每一级下土的变形，绘制p-s曲线，求土的变形模量和极限荷载等。,9018,荷 载 试 验 装 置,9019,9020,应力与应变的关系(1)直线变形阶段小于临塑荷载或比例界限(pcr) 时,土压密的结果(2)局部剪裂阶段小于p0(3)完全破坏阶段大于p0,9021,9022,地基承
7、载力 f0 的确定,1.p-s曲线有明显的比例界限,取 2.确定出极限荷载pu1：超固结天然土在地质历史上受到的固结压力大于目前上覆压力OCR1：欠固结土在地质历史曾压缩稳定，固结完成，但以后由于某原因继续沉积或加载,相同s 时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小,9053,天然土层的三种固结状态,9054,前 期 固 结 压 力 的 确 定,确定先期固结压力步骤如下： (1)从elogp曲线上找出曲率半径最小的一点A，过A点作水平线A1和切线A2; (2)作lA2的平分线A3, 与 elogp 曲线中直线段的延长线相交于B点; (3)B点所对应的有效应力就是先期固结压力pc。,卡萨格兰德经
8、验法,9055,现场原位压缩曲线,正常固结土：, 确定先期固结压力pc 过e0 作水平线与pc作用线交于a,再由e-lgp曲线直线段向下延伸至横坐标交于b点；或者采用下一方法以0.42e0 在压缩曲线上确定b/点，a b/ 延长线交于横坐标轴,9056,考虑应力历史影响的地基最终沉降量计算：,正常固结土,欠固结土,9057,超固结土 ，分两种情况,两种情况分别计算后，叠加在一起之和，即为总的沉降量。,9058,饱和土的渗透固结在荷载作用下，土体中产生超静孔隙水压力，在排水条件下，随着时间发展，土体中水被排出，土体孔隙比减小；超静孔隙水压力逐步消散，土体中有效应力逐步增大，这一过程称为固结。 工
9、程设计中，我们不但需要预估建筑物基础可能产生的最终沉降量，而且需要预估建筑物基础达到某一沉降量所需的时间，亦即需要知道沉降与时间的变化过程。目前均以饱和土体一维渗透固结理论为研究基础。,地基沉降过程是土随时间变化固结压缩的过程。,9059,饱和土一维渗透固结模型,9060,1 整个渗流固结过程中u和 /都是在随时间t而不断变化渗流固结过程的实质就是土中两种不同应力形态的转化过程。 2 超静孔隙水压力，是由外荷载引起，超出静水位以上的那部分孔隙水压力。它在固结过程中随时间变化，固结完成应等于零，饱水土层中任意时刻的总孔隙水压力应是静孔隙水压力与超静孔隙水压力之和。 3 侧限条件下t0时，饱和土体的初始超静孔隙水压力u0数值上就等于施加的外荷载强度 (总应力)，即 ， tt1时 , t时,
