土的压缩性与沉降计算.ppt

1、第四章是土的压缩性和沉降的计算。学习要求：1 .土壤压缩性和压缩性指数的测定；2.基础沉降计算(分层总和法和标准法)；3.地基沉降与时间关系的理论计算。总结出在自重应力或附加应力的作用下，地基土会产生附加变形，包括体积变形和形状变形。对于土壤，体积变形通常表现为体积减小。我们认为土的体积在外力作用下会收缩的特性叫做土的压缩性。土的压缩性有两个主要特征：土的压缩性主要是由孔隙体积的减小引起的；对于饱和粘土来说，孔隙水排放引起的压缩需要时间，而土体压缩随时间增加的过程称为土体固结。在建筑荷载作用下，主要由压缩引起的地基土垂直位移称为沉降。建筑沉降的研究包括两个方面：绝对沉降，即最终沉降；沉降与时间

2、的关系主要介绍太沙基的一维固结理论。土壤可压缩性的概念导致了土壤体积的减小：固体颗粒的压缩；孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体的溶解；孔隙水和孔隙气体的排放。纯水的弹性模量约为2106千帕，固体颗粒的弹性模量为9107千帕，在工程压力(100600千帕)范围内，土壤颗粒和孔隙中水的压缩量小于土壤总压缩量的1/400，因此可以忽略不计。因此，土壤压缩主要来自于土壤中孔隙水和孔隙气体的排出。在荷载的作用下，地基总是会发生变形，这是由土的压缩性引起的。基础沉降一般包括瞬时沉降、固结沉降和二次固结沉降。仅由加载时土壤形状变化引起的瞬时沉降。排水和土壤压缩引起的沉降。二次固结沉降：土骨架蠕变引起的沉降。土

3、壤变形可分为体积变形和形状变形。本章只讨论法向应力引起的体积变形，即由于外荷载引起的地基法向应力的增加，土的体积减小。地基土层变形的主要因素内因：土的可压缩性外因：主要是建筑荷载的作用，这是一个共同的因素，即地下水位的大幅下降，施工的影响，地基槽持力层土的结构扰动和振动，导致地震沉降和浸水沉降，如黄土坍塌和填土沉降。沉降值的大小取决于：1 .建筑荷载的大小和分布；2.地基土层的类型和分布；各土层的厚度及其可压缩地基土的压缩本质；1.土壤颗粒的体积不变；2.空隙水将被排出；3.气体将被压缩并排出；2.土壤的可压缩性；1.土壤压缩性试验和土壤变形计算：通过室内压缩试验和现场原位试验可以获得土的压缩

4、性指标。室内压缩试验，又称固结试验，是研究土壤压缩性最基本的方法。在现场载荷试验中，在工程现场用千斤顶逐步加载置于地基上的载荷板，观察并记录沉降随时间的发展和稳定过程中的沉降量S，然后绘制P-S曲线，得到地基载荷试验结果。反映土壤压缩性的指标主要包括压缩系数、压缩模量、压缩指数、变形模量和体积压缩系数。土的压缩性通常用压缩性指数来定量表示，压缩性指数通常是通过工程地质勘察获取天然结构的原状土样来实现的。在由固体颗粒组成的压缩土壤中，压缩空气从水中排出的量不到总压缩量的1/400，这一点被忽略了。结果表明，土体的压缩是孔隙体积减小的结果，透水性好，排水容易，压缩稳定性完成快，透水性差，排水困难，

5、压缩稳定性时间长。土壤的固结：在压力下，土壤的压缩随时间增加的过程。一段饱和土的总正应力S由两部分组成：一部分是孔隙水压力U，它均匀地作用于各个方向的土颗粒，其中由孔隙水自重引起的静水压力称为静水压力，由附加应力引起的超孔隙水压力称为超孔隙水压力(孔隙水压力)。另一部分是作用在土壤骨架(土壤颗粒)上的有效应力S，其中由土壤颗粒自重引起的自重应力称为附加有效应力。饱和土中的总应力与孔隙水压力和有效应力有如下关系：任意平面上的总应力等于有效应力和孔隙水压力之和；土强度的变化和变形只取决于土中有效应力的变化。约束压缩试验约束压缩试验也称为固结试验。所谓侧向极限是指土样在垂直压力的作用下只能垂直变形，

6、而不能侧向变形。(1)试验仪器，(2)试验结果(土壤压缩曲线的图像)，(3)试验结果(空隙率)的推导，室内压缩试验所用的试验装置是一台压缩机。在测试过程中，带有土壤样品的环形切割器被放置在刚性扣环中。由于金属环刀具和刚性挡圈的限制，土样在垂直压力下只能发生垂直变形，不能发生侧向变形。放置在土样上方和下方的透水石是土样压缩后排出孔隙水的两个界面。在压缩过程中，垂直压力通过刚性板施加到土壤样品上，土壤样品产生的压缩量可通过千分表测量。常规压缩试验是逐步加载，常用的加载量为50，100，200，300，400千帕。土体的压缩是由于孔隙体积的减小，所以土体的变形通常用孔隙比e来表示。(4)约束压缩试验

7、的试验程序，注意：在垂直压力的作用下，由于环刀和刚性挡圈的限制，土样只产生垂直压缩而不产生侧向变形。固结仪示意图、单向固结试验或约束固结试验、1、压缩系数、4、压缩指数、标准压缩系数a1-2，压缩系数A的值与土的荷载有关。在工程中，土的压缩性一般由相应的压缩系数a1-2在100200 kPa的压力范围内来评价。即当a1-2为0.1mpa-1时，低压缩性土为0.1a1-2 0.5MPa-1，中压缩性土为0.5MPa-1，高压缩性土。为了降低土体的孔隙比，达到加固土体的目的，工程中经常采用砂桩夯实、重锤夯实、注浆加固等方法。压缩系数a与压缩模量es的关系：压缩系数a与压缩模量es的关系证明了体积压缩系数mv在工程中常被用作土体沉降计算的计算参数。体积压缩系数mv在数值上等于压缩模量的倒数。压缩指数，即e-lg p曲线直线段的斜率，用Cc表示，称为压缩指数，是一个无量纲量。与压缩系数a不同，当压力较高时，压缩指数Cc是恒定的，不会随压力而变化。Cc值越大，土壤的压缩性越高。低压缩性土壤的Cc一般小于0.2，而高压缩性土壤的Cc一般大于0.4。压缩指数：elgp坐标系中曲线上直线的斜率，即Cc是一个无量纲系数。