第五章土的压缩性

第五章土的压缩性

5 土的压缩性 5.1 概述5.2 固结实验及压缩性指标5.3 应力历史对压缩性的影响5.4 土的变形模量主要内容 *

5 土的压缩性 5.1 概述本章讨论重点 • 自重应力压缩稳定 • 附加应力导致地基土体变形由正应力引起，会使土的体积缩小压密，不会导致土体破坏体积变形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。通常在地基中是不允许发生大范围剪切破坏的。形状变形

5 土的压缩性 §5.2 固结实验及压缩性指标 5.2.1 固结试验和压缩曲线 • 压缩：土在压力作用下，体积缩小的现象。 • 固结：土的压缩量随时间增长的过程称为固结

5.2 固结实验及压缩性指标 5.2.1 固结试验和压缩曲线（侧限条件）压缩性测试

5.2 固结实验及压缩性指标 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0 100 200 300 400 5.2.1 固结试验和压缩曲线 • 适用条件：大面积均布荷载，或土层不太厚。 • 试验仪器：压缩仪（固结仪）。 • 试验过程：如图示。 • 试验结果：ｅ～ｐ曲线。 e

5.2 固结实验及压缩性指标 ∵压缩前后Vs、A均不变 ∴有：（5-1）a （5-1）b （5-1）c 式中: e0=ds（1+ω0)(ρw/ρ0)-1 5.2.1 固结试验和压缩曲线高度之比等于体积之比初始密度 • 压缩曲线是室内压缩实验的成果，它是土的孔隙比e与所受压力P的关系曲线。 • 加荷速率和稳定标准等参阅“试验规程”或“试验指导书”

5.2 固结实验及压缩性指标 1、压缩系数 5.2.2 土的压缩系数和压缩指数 e 1.0 de 0.8 dp 0.6 0 200 400 P 压缩系数是表征土压缩性大小的主要指标

5.2 固结实验及压缩性指标 1、压缩系数 5.2.2 土的压缩系数和压缩指数

5.2 固结实验及压缩性指标 2、压缩指数 5.2.2 土的压缩系数和压缩指数粘性土的Cc值一般在0.1—1.0之间

5.2 固结实验及压缩性指标 5.2.3 土的压缩模量和体积压缩指数 1、土的压缩模量（5-7）

5.2 固结实验及压缩性指标 5.2.3 土的压缩模量和体积压缩指数 2、体积压缩系数（mv） • 定义：土体在侧限条件下体积应变与竖向压应力增量的比值。即：（4-8）物理意义：在单位压力增量作用下，土体单位体积的体积变化。

5.2 固结实验及压缩性指标 5.2.4 回弹曲线和再压缩曲线回弹指数ce 回弹模量Ee Ce<< Cc ，一般Ce≈0.1-0.2Cc • 土的压缩变形由弹性变形和残余变形两部分组成，其中以残余变形为主。

5 土的压缩性 5.3 应力历史对压缩性的影响 5.3.1 沉积土（层）的应力历史先期固结压力：历史上所经受到的最大压力p（指有效应力） s= z：自重压力 p= s：正常固结土 p> s：超固结土 p< s：欠固结土超固结比： OCR=1：正常固结 OCR>1：超固结 OCR<1：欠固结相同σs时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小

5.3 应力历史对压缩性的影响 e 5.3.1 沉积土（层）的应力历史 A 先期固结压力σp的确定：Casagrande 法（1936） (a) 在e-lgσ’压缩试验曲线上，找曲率最大点 m C B 1 m (b) 作水平线m1 3 rmin (c) 作m点切线m2 2 (d) 作m1,m2 的角分线m3 (e) m3与试验曲线的直线段交于点B D (f) B点对应于先期固结压力p p

5.3 应力历史对压缩性的影响 5.3.2 现场原始压缩曲线及压缩性指标（详见P125-127）自学

5 土的压缩性 5.4 土的变形模量 5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量 • 浅层平板载荷实验及变形模量 • 变形模量—土体在无侧限条件下，竖向应力与竖向应变的比值。 • 试验设备加荷稳定装置反力装置观测装置

5.4 土的变形模量 5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量试验设备加荷稳定装置反力装置观测装置

5.4 土的变形模量 5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量 • 试验原理 • 变形模量E0计算 ω—沉降影响系数，对刚性承压板应取ωr=0.886（方形压板）或0.785（圆形压板）。 b—承压板的边长或直径（m）。 p1—所取定的比例界限荷载（kpa） s1—与所取定的比例界限荷载p1相对应的沉降，有时p~s曲线不出现起始的直线段，可取s1=(0.010~0.015)b (低压缩性土取低值，高压缩性土取高值)

5.4 土的变形模量 硬塑粉质粘土松散中砂风化砂质页岩松散卵石可塑粘土淤泥质粘土 5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量

5.4 土的变形模量 5.4.2 深层平板载荷试验及变形模量 5.4.3 旁压试验及变形模量自学

5.4 土的变形模量 5.4.4 变形模量（ E0 ）与压缩模量（ Es ）的关系 • 如果假定土体的应力应变符合线性关系（弹性体），根据广义虎克定律可以证明E0与Es之间有以下关系： μ可由土力学试验中的三轴试验测定 μ一般＜0.5 ；∴β一般＜1 ；即β=0~1 故 E0 ＜ Es

5.4 土的变形模量 广义虎克定律 5.4.4 变形模量（ E0 ）与压缩模量（ Es ）的关系 • μ也可根据土的侧压力系数K0（三轴试验确定）进行计算。 E0的准确值应由载荷试验确定

5 土的压缩性 5.5 土的弹性模量土的弹性模量 • 定义:土体在无侧限条件下瞬时压应力与压应变的比值。如：车辆、风、地震荷载等。属土动力学的研究范畴特点：荷载作用时间短，不发生残余变形，只是弹性变形

5 土的压缩性 5.5 土的弹性模量三轴压缩试验确定土的弹性模量 5-6个循环后Er就是符合条件的弹性模量。 • 弹性模量和变形模量虽然都是无侧限条件下的模量，但弹性模量要远大于变形模量。

第五章 土 的 压 缩 性