土力学5-土的压缩性ppt课件

1、 第第5章章 土的紧缩性土的紧缩性5.1 5.1 概述概述 5.2 5.2 固结实验及紧缩性目的固结实验及紧缩性目的5.3 5.3 应力历史对紧缩性的影响应力历史对紧缩性的影响5.4 5.4 土的变形模量土的变形模量5.5 5.5 土的弹性模量土的弹性模量 5.1 5.1 概概 述述假设在地基上建筑建筑物，地基土内各点不仅要接受土体本假设在地基上建筑建筑物，地基土内各点不仅要接受土体本身的自重应力，而且要承当由建筑物经过根底传送给地基的身的自重应力，而且要承当由建筑物经过根底传送给地基的荷载产生的附加应力作用，这都将导致地基土体的变形。荷载产生的附加应力作用，这都将导致地基土体的变形。在附加应

2、力作用下，地基土土体变形，从而将引起建筑物沉在附加应力作用下，地基土土体变形，从而将引起建筑物沉降。降。为什么要研讨沉降？为什么要研讨沉降？根底的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响上部建根底的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响上部建筑物的正常运用，甚至会危及建筑物的平安。筑物的正常运用，甚至会危及建筑物的平安。 墨西哥某宫殿墨西哥某宫殿左部：左部：1709年年右部：右部：1622年年地基：地基：20多米厚粘土多米厚粘土工程实例工程实例问题：问题：沉降沉降2.2米，且左右米，且左右两部分存在明显的两部分存在明显的沉降差。左侧建筑沉降差。左侧建筑物于物于1969年加固年加固 Kiss由

3、于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触 基坑开挖，引起阳台裂痕基坑开挖，引起阳台裂痕 新建筑引起原有新建筑引起原有建筑物开裂建筑物开裂 高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破撤除高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破撤除 建筑物立面高差过大建筑物立面高差过大 47m3915019419917587沉降曲线沉降曲线(mm)建筑物过长：长高比建筑物过长：长高比7.6:17.6:1长高比过大的建筑物因不均匀沉降墙体产生裂痕长高比过大的建筑物因不均匀沉降墙体产生裂痕中部沉降大中部沉降大“八字形裂痕八字形裂痕 土的紧缩性：土在压力作用下体积减少的特性。土的紧缩性：土在压力

4、作用下体积减少的特性。土的紧缩可以只看做是土中水和气体从孔隙中被挤出；土的紧缩可以只看做是土中水和气体从孔隙中被挤出；土颗粒相应发生挪动，重新陈列，靠拢挤紧，土孔土颗粒相应发生挪动，重新陈列，靠拢挤紧，土孔 隙体积减小；隙体积减小；饱和土那么主要是孔隙水的挤出。饱和土那么主要是孔隙水的挤出。根本概念根本概念土的紧缩变形的快慢与土的浸透性有关土的紧缩变形的快慢与土的浸透性有关 透水性大的饱和无粘性上，完成紧缩变形的过程短；透水性大的饱和无粘性上，完成紧缩变形的过程短； 而透水性小的饱和粘性土，紧缩变形稳定所需的时间而透水性小的饱和粘性土，紧缩变形稳定所需的时间长。长。土的固结：土体在外力作用下，

5、紧缩随时间增长的过程。土的固结：土体在外力作用下，紧缩随时间增长的过程。紧缩性实验紧缩性实验 室内实验方法室内实验方法紧缩实验紧缩实验 现场测试现场测试荷载实验。荷载实验。 5.2 固结实验及紧缩性目的固结实验及紧缩性目的 一固结实验及紧缩曲线1实验简介支架支架加压设备加压设备固结容器固结容器变形丈量变形丈量百分表百分表加压上盖加压上盖试样试样透水石透水石护环护环环刀环刀紧缩紧缩容器容器 2 2利用受压前后土粒体积不变和土样截面面积不变两个利用受压前后土粒体积不变和土样截面面积不变两个条件，可求土样紧缩稳定后孔隙比条件，可求土样紧缩稳定后孔隙比eiei式中式中 e0 e0 为土的初始孔隙比，可

6、由土的三个根本实验目的求得，即为土的初始孔隙比，可由土的三个根本实验目的求得，即1)1 (00wswde0011:(1):(1)SSVeH AVeH A受压前受压后001111HHVsAAee001111000110 1111VsAHHsHseeeeeeH受压前后， 不变 根据固结实验各级荷载根据固结实验各级荷载pi相应的稳定相应的稳定紧缩量紧缩量Si，可求得相应孔隙比，可求得相应孔隙比eie 1e0固体颗粒固体颗粒孔隙孔隙i00i0ee(1e )S /H建立压力建立压力p与相应的稳定孔隙比的关与相应的稳定孔隙比的关系曲线，称为土的紧缩曲线。系曲线，称为土的紧缩曲线。3紧缩曲线紧缩曲线e-p曲

7、线的绘制曲线的绘制 两种绘制方式两种绘制方式:a:a、普通坐标绘制、普通坐标绘制 b b、半对数直角坐标绘制、半对数直角坐标绘制e-p 曲线特征：曲线特征： 曲线初始段较陡，土的紧缩量较大曲线初始段较陡，土的紧缩量较大;曲线后段逐渐平缓，土的紧缩量随之减小曲线后段逐渐平缓，土的紧缩量随之减小 不同的土类，紧缩曲线的形状有别。不同的土类，紧缩曲线的形状有别。 密实砂土的密实砂土的e-p 曲线比较平稳；曲线比较平稳； 软粘土的软粘土的e-p 曲线较陡，阐明土的紧缩性较高。曲线较陡，阐明土的紧缩性较高。 二二 紧缩性目的紧缩性目的评价土体的紧缩性通常有如下目的：评价土体的紧缩性通常有如下目的：u 紧

8、缩系数紧缩系数u 紧缩指数紧缩指数u 紧缩模量紧缩模量u 体积紧缩系数体积紧缩系数u 回弹模量回弹模量 1221tanppeepepea 5- 4 图图5-4 由由e-p曲线确定紧缩系数曲线确定紧缩系数思索：思索：P1、P2的意义？的意义？ p1、p2 确实定与紧缩性的评价确实定与紧缩性的评价工程实际中，通常采用压力间隔工程实际中，通常采用压力间隔p1=100kPa 至至p2=200kPa时对应的紧缩系数时对应的紧缩系数1-2来评价土的紧缩来评价土的紧缩性。性。紧缩系数：紧缩系数：12211221lglglgppeeppeeCc0100200 3000.60.70.80.91.0e epep(

9、kPa)土的类别土的类别a1-2 (MPa-1)高压缩性土高压缩性土0.5中压缩性土中压缩性土0.1-0.5低压缩性土低压缩性土1 超固结土 OCR1 欠固结土 土的固结形状对土的紧缩性的影响：土的固结形状对土的紧缩性的影响：在压力在压力p作用下的地基沉降值作用下的地基沉降值si： 正常固结土为正常固结土为s1； 超固结土为超固结土为s2； 欠固结土为欠固结土为s3。那么有：那么有：s2s1s3 图图5-9 前期固结应力确实定前期固结应力确实定 在在elgp坐标上绘出试样坐标上绘出试样的室内紧缩曲线；的室内紧缩曲线； 找出紧缩曲线上曲率最找出紧缩曲线上曲率最大曲率半径最小的点大曲率半径最小的点

10、A，过过A点作程度线点作程度线A1，切线，切线A2以及它们夹角的平分线以及它们夹角的平分线A3； 把紧缩曲线下部的直线把紧缩曲线下部的直线段向上延伸交段向上延伸交A3线于线于B点，点，B点的横坐标即为所求的先期固点的横坐标即为所求的先期固结应力结应力pc。e ep(lg)CDmrmin1 12 23 3 p pAB 5.4 土的载荷实验及变形模量土的载荷实验及变形模量 在浅层土中进展静载荷实验，可得变形模量在浅层土中进展静载荷实验，可得变形模量 1. 载荷实验载荷实验1实验安装实验安装 普通由加荷稳压安装、反力安装及观测安装三部分组成。普通由加荷稳压安装、反力安装及观测安装三部分组成。 2载荷

11、实验p-s曲线1120)1 (sb pE不同土类的p-s曲线实例 2. 变形模量变形模量 E0变形模量是指土体在无侧限条件下的应力与应变的变形模量是指土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。比值。E0E0的大小值可由载荷实验结果求得。的大小值可由载荷实验结果求得。 在在p-sp-s曲线的直线段或接近于直线段任选一曲线的直线段或接近于直线段任选一压力压力p1p1与与对应的沉降对应的沉降s1 s1 ，利用弹性力学公式反求出地基的，利用弹性力学公式反求出地基的变形模量变形模量 sEE0注：注：ps曲线并不出现直线段时，建议取适当的曲线并不出现直线段时，建议取适当的s1及相应的及相应的p1代入上式计算代入上式计算E0 。对中、高紧缩性土取对中、高紧缩性土取 s1=0.02b ；对低紧缩性粉土、粘性土、碎石土及砂土，可取对低紧缩性粉土、粘性土、碎石土及砂土，可取 s1=0.01 0.015b 3变形模量与紧缩模量的关系实际上： E0与Es两者是完全可以相互换算的0221121k5-17式中 NoI