第章 土的压缩性

第5章土的压缩性Chap.5Soilcompressibility5.1概述土的压缩性是指土体在压力作用下体积缩小的特性。这种压缩是由于土颗粒的变形、重排以及土孔隙中水和空气的排出。土粒和土中水的压缩量与土体的压缩总量相比很微小，可以忽略不计。因此土的压缩是指土中孔隙体积的缩小，即土中水和土中气的体积缩小。饱和土在压力作用下随土中水体积减小的全过程称为土的固结。5.2.1固结试验和压缩曲线室内固结试验：用金属环刀切取原状土样，置于圆筒形压缩容器的刚性护环内（图5-1），土样上下各垫一块透水石，受压后可以自由排水。由于金属环刀和刚性护环的限制，土样在压力作用下只能发生竖向压缩变形，而无侧向变形。土样在天然状态下或经过人工饱和后，进行逐级加压固结，以便测定各级压力pi作用下土样压缩稳定后的孔隙比ei。5.2固结试验和压缩性指标返回各级压力pi作用下土样压缩稳定后的孔隙比ei的推导：设土样断面积为A，初始高度为H0，受压后土样高度为Hi，则，为外压力pi作用下土样的稳定压缩量（图5-2）。则，原始孔隙比e0可表示为：在外压力pi作用下，孔隙比变成ei，可计算为：返回由于土颗粒体积Vs不变，且侧限压缩试验，土样的截面积A不变，因此，压缩曲线是室内固结试验成果，是土的孔隙比与所受压力的关系曲线。只要测定土样在各级压力pi作用下的稳定压缩量后，就可算出相应的孔隙比ei，从而绘制出土的压缩曲线（图5-3）。返回压缩曲线有两种：普通直角坐标和半对数坐标。用普通坐标时，加荷率取≤1，一般按p=50、100、200、300、400kPa五级加荷，对于软土试验第一级压力应该从12.5kPa或25kPa开始，最后一级压力应大于土中计算点的自重应力与预计附加应力之和。e-p曲线可确定土的压缩系数a、压缩模量Es等压缩性指标。采用半对数坐标时，初始加荷率取0.5，试验时以较小的压力开始，采取小增量多级加荷方式，p=12.5、18.75、25、37.5、50、100、200、400、800、1600、3200kPa，对于软土第一级压力必须从12.5kPa开始，最后一级压力大于地基中计算点的自重应力和附加应力之和。e-logp曲线可确定土的压缩指数Cc。返回5.2.2土的压缩系数和压缩指数土的压缩系数是土体在侧限条件下孔隙比减小量与竖向有效压力增量的比值，即e-p曲线（图5-4）中某一压力段的割线斜率。这一压力段应取土中自重应力至自重应力与附加应力之和的范围。式中a——土的压缩系数，MPa-1；

p1——地基某深度处土中（竖向）自重应力，MPa；

p2——地基某深度处土中（竖向）自重应力与附加应力之和，MPa；

e1、e2——相应于p1、p2作用下压缩稳定后的孔隙比。返回根据地基土中应力的实际情况，也为了便于比较，通常采用压力段p1=0.1MPa（100kPa）增加到p2=0.2MPa（200kPa）时的压缩系数不清a1-2来评定土的压缩性：土的蕉压缩嫌指数告是土众体在历侧限超条件音下孔醉隙比桶减小炕与竖份向有识效压旺应力旱常用龟对数万值增槽量的键比值疤，即e-l捆ogp曲线寒中某痛一压将力段便的直优线斜缓率。千土的e-p曲线竞变换牺成半磨对数e-l堤ogp曲线征时，派它的它后段钞接近胶直线范（图5源-5），悄其斜损率Cc为：返回5.弯2.餐3问土的例压缩染模量却和体墓积压晒缩系抗数土的地压缩拜模量蚂是土品体在钞侧限凉条件它下竖爪向附薄加应近力与嚼竖向狡应变嗽的比痒值，夫即：如果绘已知边土的插压缩呀曲线该，则罚土样群孔隙速比变足化器为林已知爪，则带可反保算相结应的肌土样高度郑变化前面眯在压客缩试但验的忙时候砍已推升导出因此稿土的晓压缩且模量欺为：土的墨压缩崇模量阁越小钻，土雷的压腊缩性旱越高拉。土的仗体积沾压缩磁系数mv：土墨在侧蚕限条掘件下单体积谜应变遇与竖衔向压结应力武增量尺之比氧，即床在单码位压落力增诞量作拐用下蜂土体放单位觉体积离的体业积变刺化。在侧荐限的厉条件倘下，淋土样第截面当积不得变，因体积娇应变扮应该国等于迅竖向椅应变执，因劫此土浙的体耽积压失缩系渡数就瓦是土坟的压涉缩模机量的青倒数管：与压第缩模拌量相皱反，锅土的添体积饲压缩额系数mv越大盐，土静的压汁缩性巡寿越高弃。现场遗静载护荷试哑验及耻变形既模量前面欢四个裁压缩岸性指彼标：验压缩炸系数a、压解缩指惜数Cc、压得缩模代量Es和体既积压笨缩系骄数mv，都口是采龄用室嫁内试变验测枣定的劳。土漏的压讽缩性桃指标远还可痛以通找过现贤场原皇位试惹验测伪得。霉如土狼的静仁载荷打试验闹。1.预土蚂的静财载荷想试验方法踏是：膏对土狡体逐走级加开载，轧定时病观测叉土的岛沉降棕，直哪到土仙体破援坏。5.到4土的卷变形幻玉模量静载仙荷试熄验土匙体破政坏如不果达某到下职列情私况之解一，池则认病为土涝体已颤经达闷到破曾坏：（1踢）承锻压板配周围胞土明暗显侧盘向挤严出；（2异）沉腐降急苦剧增摧大，匀压力东~沉说降曲居线出披现陡装降阶钳段；（3窑）在滩某一愈荷载享下，损24误小时剩内沉齐降速揉率不卷能达仅到稳钱定标揭准；（4肯）沉狸降s钩>0胀.0贸6b墙（b缸为承叛压板凶的宽吸度或帝直径夏）根据分静载忍荷试丽验的飞观测况结果经，按徒一定饱比例勾以压络力p为横目坐标扛，以心稳定她变形s为纵葡坐标登，可盘以画避出p~s（压诵力~拢沉降时）曲命线。一般p~s曲线趴分为美三个套阶段及（图5奋-1炸5）：（1找）直案线段斗：当捧荷载随较小缩慧时，p~s曲线湾为直哈线，输表明傲沉降赖量与请压力揭之间什为线床性关售系，凡土体阳只产益生弹运性变丑形；（2赤）塑愚性变鼻形段制：荷弯载继狼续增验大，汽沉降庆量的柜增大牲速率殖比荷游载增肥加快守，地总基中殿产生升局部改剪切友破坏渠；（3姻）陡展降段版：荷滴载稍强有增竖大沉贡降急肢剧增窄加，察地基锦达到均破坏弓。直线贴段末够端的流荷载Pa称为驳比例南界限比荷载致，陡匆降段板的起撇始荷割载Pu称为盛地基芬土的轻极限庄荷载言。在p-s曲线箱的直馒线段门任选蔑一压塑力p1和它及对应倚的沉根降s1，利要用弹凝性力坦学公振式，踪蝶可以肌计算脂地基城土的旬变形帅模量E0：式中E0——浪土的驳变形樱模量套，是润指土认体在准侧向凝自由壶变形构条件份下竖辅向压搁应力与与竖胞向总扮应变戒的比倍值；——犁对刚连性承煤压板扭应取咏，方亩形压折板取熟0.阻88欠，圆僵形压诉板取容0.华79朱。b——尽承压杂板的骨边长风或直不径；p1——哑所取叮定的吃比例滑界限馒荷载恋；s1——蒙与所盾取定因的比达