土的 压缩试 验及指标

研究土压缩性方法

及变形指标——第⑦组全体成员土体产生压缩的原因：

(1)固体颗粒的压缩；

(2)孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体的溶解；

(3)孔隙水和孔隙气体的排出；纯水、固体颗粒的压缩量常可略不计；土体压缩主要来自孔隙水和气的排出。小试牛刀17．使土体体积减少的主要因素是（）(A)土中孔隙体积的减少；

(B)土粒的压缩(C)土中密闭气体的压缩；(D)土中水的压缩A土体受力后引起的变形：

体积变形形状变形

我们把这种在外力作用下土体积缩小的特性称为土的压缩性。

建筑物通过基础将荷载传给地基，在地基内部将产生应力和变形，从而引起建筑物基础的沉降。

地基、基础设计的变形原则：S≤［S］通常在地基中是不允许发生大范围剪切破坏。总沉降

S：初始(瞬时)沉降Sd固结沉降Sc次固结沉降SsS

＝Sd十Sc十Ss

地基沉降的组成水槽内环环刀透水石试样传压板百分表测定：轴向应力轴向变形透水孔杠杆式压缩仪：

400～600kpa高压固结仪：

1600~5000kpa施加荷载，静置至变形稳定逐级加大荷载水槽内环环刀透水石试样传压板百分表测定：轴向应力轴向变形试验结果：一、侧限（单向）压缩试验：单向固结仪：应力状态：

1´＝

Z

2´＝K0

Z

3´＝K0

Z应变特性：

Z

x=0

y=0设Vs=1,由三相图可得:施加/前试件中的固体体积Vs: (a)施加/后

(b)二式相除，可得：

试验资料处理：ei试件横截面积A三相草图土粒孔隙h0e01siVS+e0VS=h0AVS+eiVS=(h0-si)A

(1):各级压力与其相应的稳定孔隙比的关系曲线，简称eσ曲线。(2):

elgσ曲线、

elnσ曲线。（1）e

–

σ

曲线01002003004000.60.70.80.91.0eσ01002003004000.60.70.80.91.0e压缩系数：曲线上任一点的切线斜率压缩性不同的土，其压缩曲线的形状是不一样的。曲线愈陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高。负号?一般研究土中某点由原来的自重应力p1增加到外荷作用下的土中应力p2

(自重应力与附加应力之和)这一压力间隔所表征的压缩性时，土的压缩性可用割线斜率代替。P小试牛刀1．评价地基土压缩性高低的指标是（

）(A)压缩系数；(B)固节系数；(C)沉降影响系数；(D)参透系数A小试牛刀2．若土的压缩曲线（e-p曲线）较陡，则表明（

）(A)土的压缩性较大

(B)土的压缩性较小(C)土的密实度较大

(D)土的孔隙比较小A01002003004000.60.70.80.91.0ea1-2常用作比较土的压缩性大小土的类别a1-2(MPa-1)高压缩性土≥0.5中压缩性土0.1～0.5低压缩性土<0.1P小试牛刀1．若土的压缩系数a1-2=0.1MPa-1,则该土属于（

）(A)低压缩性土；

(B)中压缩性土；

(C)高压缩性土；

(D)低灵敏土BP01002003004000.60.70.80.91.0e侧限压缩模量,KPa,MPa压缩模量：土在完全侧限条件下的竖向附加压应力与相应的应变增量之比值（MPa)。即：ES=Δσz/Δεz

土的类别ES(MPa)高压缩性土<

4中压缩性土4～15低压缩性土≥15PEs与a关系推导

小试牛刀1．土的压缩模量越大，表示（）(A)土的压缩性越高；

(B)土的压缩性越低(C)e-p曲线越陡；

(D)e-lgp曲线越陡B(2)、e～lgσ

曲线10010000.60.70.80.9ee～σ

曲线缺点：压力区间较小

特点：有一段较长的直线段lgσ(2)、e

～lgP曲线10010000.60.70.80.9eCc1压缩指数

对直线段：压缩指数的单位问题lgσ

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，但是两者有所不同。前者随所取的初始压力及压力增量的大小而异，而后者在较高的压力范围内却是常量，不随压力而变。

压缩系数与压缩指数(1)

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两部份组成(2)回弹曲线和再压线曲线构成一迴滞环，土体不是完全弹性体的又一表征；(3)回弹和再压缩曲线比压缩曲线平缓得多。(4)当再加荷时的压力超过b点，再压缩曲线就趋于初始压缩曲线的延长线。

再压缩试验时土体体积变化特征：10010000.60.70.80.9eCc11CeCe回弹指数（再压缩指数）Ce<<Cc，一般粘性土的Cc值在1.0左右,Ce≈（0.1-0.2）Cc迴滞环、割线与回弹指数：lgP

弹性变形部分来自土颗粒和孔隙水的弹性变形、封闭气体的压缩和溶解，以及薄膜水的变形等造成的变形。塑性变形部分来自颗粒相互位移、土颗粒被压碎、孔隙水和孔隙气体被排出等造成的变形。

土体变形机理非常复杂，土体不是理想的弹塑性体，而是具有弹性、粘性、塑性的自然历史的产物。1、载荷试验原理：

在试验土面逐级加载并观测每级荷载下土的变形；2、目的：测定土的变形模量和极限荷载等数据三、现场载荷试验现场载荷试验千斤顶荷载板试验装置：加荷系统：承压板：1000×1000707×707500×500反力系统：堆载、地锚、拉杆矩形圆形千斤顶：测量系统：百分表、固定支架加荷要求：每级25～50KPa不少于8级连续2小时内发生的变形量不超过0.1mm/h（*详细见书92页）停止试验的标准

（地层被压坏的标准）1、承压板周围土体明显侧向挤出（砂）2、承压板周围土体发生明显裂纹（粘）3、沉降量急剧增大，P~S曲线出现陡降段4、在某一挤压力作用下，24小时内沉降随时间近乎等速增加5、总沉降量S超过0.06b（b为承载板宽度或直径）试验成果：P－S曲线：P(kpa)S(mm)0pcrpuS荷载沉降曲线P－S曲线分析：1、o－a段：压密弹性变形阶段2、a－b段：塑性变形（局部剪切）阶段3、b－c段：破坏阶段abc比例极限荷载（临塑荷载）极限荷载土的变形模量与压缩模量的关系区别

试验条件不同：土的变形模量E是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值；而土的压缩模量Es是土体在完全侧限条件下的应力与应变的比值。

联系

二者同为土的压缩性指标，在理论上是完全可以相互换算的。由材料力学理论，推导出土的变形模量与压缩模量的关系：由广义虎克定律：在侧限压缩试验中，侧限条件：换算为：换算为：其中：土的种类和状态ξμ砾类土（碎石土）0.18～0.250.15～0.20砂土0.25～0.330.20～0.25轻亚粘土（粉土）0.330.25亚粘土（粉质粘土）坚硬状态0.330.25可塑状态0.430.30软塑或流塑状态0.530.35粘土坚硬状态0.330.25可塑状态0.530.35软塑或流塑状态0.720.42土的K0及μ的参考值又称横压试验，其原理与载荷试验差不多，只不过将竖向加载改为水平加载。仅适用均质土，对各向异性土，应加以修正。四、旁压试验旁压试验水箱量测钻孔内进行横向载荷试验,用以测定较深处土层的变形模量和承载力V0

V0VPhpuh

pcr

pohV0

V0VPhpuh

pcr

poh①初始阶段

②似弹性阶段

③塑性阶段小试牛刀1.对一黏土式样进行侧限压缩实验，测得当P1=100kpa和P2=200Kpa时，土样相应地孔隙比分别为：e1=0.932，e2=0.885，试计算α1-2和Es1-