土的压缩与沉降-计算土的压缩性指标（工程岩土课件）

第二十讲土的压缩性学习内容一压缩的概念二土的压缩性指标一、土的压缩概念土被碾压、体积变形一、土的压缩概念

土的压缩性是指在土在压力作用下体积压缩变小的性能。从理论上，土的压缩变形可能是：（1）土粒本身的压缩变形；（2）孔隙中不同形态的水和气体的压缩变形；（3）孔隙中水和气体有一部分被挤出，土的颗粒相互靠拢使孔隙体积减小。孔隙中水和气体有一部分被挤出，土的颗粒相互靠拢使孔隙体积减小。二、土的压缩变形类型为研究土的压缩性，通常将土的压缩变形分为有侧限压缩和无侧限压缩。（1）有侧限压缩（无侧胀压缩）：受压土的周围受到限制，受压过程中基本上不能向侧面膨胀，只能发生垂直方向变形。（A）（B）（C）（D）（2）无侧限压缩（有侧胀压缩）：受压土的周围基本没有受到限制，受压过程中除了发生垂直方向变形之外，还将发生侧向的膨胀变形。三、土的压缩性指标反映土的压缩性的指标主要有:1、压缩系数a2、压缩模量Es3、压缩指数Cc4、变形模量E0压缩性指标，通常由工程地质勘察取天然结构的原状土样进行。1、压缩系数a

将常规压缩试验所得的e-p数据采用普通直角坐标绘制成e-p曲线，如图所示。设压力由p1增至p2，相应的孔隙比由e1减小到e2，e-p压缩曲线图

e-p曲线确定压缩系数

用割线M1M2的斜率来表示土在这一段压力范围的压缩性式中a—为压缩系数，MPa-1；压缩系数愈大，土的压缩性愈高。（E）压缩系数a值与土所受的荷载大小有关。工程中一般采用100～200kPa压力区间内对应的压缩系数a1-2来评价土的压缩性。即

a1-2<0.1MPa-1时，低压缩性土0.1≤a1-2<0.5MPa-1时，中压缩性土a1-2≥0.5MPa-1时，高压缩性土2、压缩指数Cce-lgp曲线确定压缩指数e~lgp坐标系统中的曲线上直线的斜率。（1）Cc是无量纲系数（2）Cc值越大，土的压缩性越高。（3）虽然a和Cc

都反映土的压缩性指标，但两者有所不同。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。（F）3、压缩模量压缩模量：土体在完全侧限（无侧限膨胀）的条件下，竖向应力增量与竖向应变增量的比值。（G）（H）（I）（J）4、变形模量●土的变形模量：土体在无侧向约束条件下，竖向应力与竖向应变的比值。竖向应变中包括弹性应变和塑性应变。变形模量与压缩模量之间的关系：变形模量可以由现场静荷载试验或旁压试验测定。第二十一讲土的压缩试验学习内容一室内侧限压缩试验二现场载荷试验三旁压试验

土的压缩性指标，可以通过室内侧限压缩试验、现场载荷试验和旁压试验得到。1、室内侧限压缩试验

室内侧限压缩试验亦称固结试验，是研究土压缩性最基本的方法。所谓侧限，就是使土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。室内压缩试验采用的试验装置为压缩仪，又称固结仪。试验时将切有土样的环刀置于刚性护环中，由于金属环刀及刚性护环的限制，使得土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。在土样上下放置的透水石是土样受压后排出孔隙水的两个界面。压缩过程中竖向压力通过刚性板施加给土样，土样产生的压缩量可通过百分表量测。常规压缩试验通过逐级加荷进行试验，常用的分级加荷量p为：50kPa,100kPa,200kPa,300kPa,400kPa。1、室内侧限压缩试验土的压缩是由于孔隙体积减小，所以土的变形常用孔隙比ｅ表示。室内压缩试验采用的试验装置——固结仪通过侧限压缩试验，求得各级压力下的孔隙比后，以纵坐标表示孔隙比，以横坐标表示压力，便可以根据压缩试验成果绘制孔隙比与压力的关系曲线，称为压缩曲线。二、现场载荷试验现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量s，并绘制成p-s曲线，即获得地基土载荷试验的结果。

1－承压板2－千斤顶

3－百分表4－平台5－支墩

6－堆载二、现场载荷试验（1）压密阶段（2）局部剪切阶段（3）破坏阶段（1）压密阶段。相当于曲线0点至pcr段。关系接近直线，此阶段变形主要是土的孔隙体积被压缩而引起土粒垂直方向为主的位移，称为压密变形。（2）局部剪切阶段。相当于直线pcr至pu段，此时直线不再是直线关系，而是曲线。此阶段变形在压密变形的同时，地基土中局部区域肥肉剪应力超过土的抗剪强度，而引起土粒之间相互错动的位移称为剪切变形，也称塑性变形。（3）破坏阶段。塑性变形区的不断发展，导致地基稳定性的降低，而且趋于完全破坏阶段。即超过pu之后的那一段曲线。地基达到完全破坏时的荷载，称为地基的极限荷载。利用载荷试验的结果曲线，还可以计算出变形模量。三、旁压试验载荷试验一般只适宜在地表下不深处进行。如果要测定地下较深处土层的压缩性指标，可以做旁压试验。旁压仪试验是在现场钻孔中进行的一种水平向荷载试验。具体试验方法是将一个圆柱形的旁压器放到钻孔内设计标高，加压使得旁压器横向膨胀，根据试验的读数可以得到钻孔横向扩张的体积-压力或应力-应变关系曲线，据此可用来估计地基承载力，测定土的强度参数、变形参数、基床系数，估算基础沉降、单桩承载力与沉降。三、旁压试验根据所测结果，得到压力p和位移值S间的关系,即旁压曲线。从而得到地基土层的临塑压力，极限压力、旁压模量等有关土力学指标。三、旁压试验VABCDpupcrpopIIIIII（1）I段(曲线AB):初步阶段，反映孔壁受扰动土的压缩;（2）II段(直线BC):似弹性阶段，压力与体积变化量大致成直线关