知识资料土力学与地基基础(五)(新版)知识资料

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页需要课件请或第三节地基变形地基土在荷载作用下会发生沉降，按照变形的发展过程，将地基的总沉降分为三部分，即瞬时沉降（亦称初始沉降）、固结沉降（亦称主固结沉降）和次固结沉降。地基总沉降等于三部分沉降之和，即式中 ——地基的总沉降；——瞬时沉降；——地基固结沉降；——地基次固结沉降。瞬时沉降是加荷后即时发生的沉降，与时光无关，具有弹性性质；固结沉降是因为荷载作用下孔隙水逐渐挤出，孔隙体积相应减少而发生的；次固结沉降是因为土骨架的蠕动变形所引起的。这三部分沉降的相对大小和时光过程是随土的类型而异。如砂土沉降几乎在加荷后及时发生，而黏性土的沉降过程可延续很长时光。异常在饱和软黏土地基上，固结沉降和次固结沉降所占比例很大。次固结沉降与固结沉降相比是不重要的，但对于很软的土，次固结沉降应引起重视。一、土的压缩性（一）室内压缩实验室内压缩实验就是把钻探取得的原状土样在没有侧向膨胀（有侧限）条件下举行的压缩实验，测定土的应力应变关系及其压缩性指标。图12－3–1为压缩实验用的压缩仪构造简图。它由刚性护环、透水石、环刀和加压活塞等组成。图12－3–1压缩仪的压缩容器简图实验时，用环刀切取厚度为2cm的圆柱形试样，连同环刀置于刚性护环中。试样上下放透水石，以便土样受压后土中孔隙水排出。因为金属环刀的限制，土样只能发生竖向压缩而变形。倘若土样是在地下水位以下取出的，在实验时要在护环内注水，保持土样浸在水里，防止水分蒸发。通过加压活塞分级向土样施加荷载（普通级别为50，100，200，300，400kPa等五个级别），每施加一级荷载，待其压缩稳定后，测读其垂直变形量，要求恒压24小时或1小时内的测微表读数变化不超过0.005mm时认为变形稳定。然后按照其变形量计算相应的孔隙比。（二）压缩实验的e－p曲线，压缩系数和压缩模量土的颗粒和水是不可压缩的，所以土样的变形只是因为颗粒构成的骨架变形造成孔隙体积的减少。图12－3–2土样压缩前后体积变化暗示图上图为土样压缩实验前后体积变化暗示图。土样压缩前高度为,土中颗粒体积为，土中孔隙体积为；压缩后高度为,土中颗粒体积为，土中孔隙体积为，压缩前体积为，压缩后体积为，土样横截面面积为，为压缩垂直变形。据此可得到如下关系式：上二式中 ——孔隙比的变化，；——压缩前土样的孔隙比；——压缩后土样的孔隙比。按照上式可计算出不同等级荷载下的孔隙比，据此即可绘制关系曲线，如图12－3–3所示。图12－3–3压缩实验曲线按照压缩曲线的形状，可以定性地对土的压缩性作出判断。曲线愈陡，土的压缩性愈大，反之，压缩性愈小。曲线上取、两点（p1＝100kPa，p2＝200kPa），通过两点作一割线，该割线的斜率为土的压缩系数： 式中 ——土的压缩系数，kPa–1；——增压前使试样压缩稳定的压力强度，kPa；——增压后试样所受的压力强度，kPa；、——分离为增压前后，荷载、作用下压缩稳定时的孔隙比。kPa–1 低压缩性土；10－4kPa–15×10－4kPa–1 中压缩性土；kPa–1 高压缩性土。土的压缩性还可用侧限压缩模量来表示。侧限压缩模量，其定义为侧向应变