第5章土的压缩性

1、第5章 土的压缩性,5.1 概述 5.2 固结试验及压缩性指标 5.3 应力历史对压缩性的影响 5.4 土的变形模量,5.1 概述,土的压缩性是指土体在压力作用下体积缩小的特性。 原因： 土粒本身和孔隙中水的压缩变形； 孔隙气体的压缩变形； 孔隙中水和气体部分向外排出，孔隙体积减少。 饱和土的体积在压力作用下随着土中水体积排出而减少的全过程称为土的固结。也称渗透固结。,室外试验,室内试验,压缩性测试,侧限压缩,三轴压缩,荷载试验,旁压试验,压缩性 测试,载荷试验,旁压试验,侧限压缩,固结仪,5.2 固结试验及压缩性指标,一、侧限压缩试验（固结试验） 1、仪器：侧限压缩仪 (固结仪),固结容器：

2、 环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架等 加压设备：杠杆比例1:10 变形测量设备,内环,透水石,试样,传压板,百分表,2.方法,测定：轴向应力 轴向变形,*施加荷载， 静置至变形稳定 *逐级加大荷载,3. 计算各级压力作用下相应的孔隙比 假定：受压前后土粒体积不变、土样横截面面积不变。,e,绘制压缩曲线 ep曲线,e lgp曲线,e p曲线,e,p,软粘土,密实砂土,e0,e0,e lgp曲线,e,p(log),软粘土,密实砂土,e0,e0,10,100,1000,绘制压缩曲线,e p曲线,二、土的压缩性指标,1. 压缩系数,1. 压缩系数,单位：kPa-1 或MPa-1,压缩系数越大

3、，曲线越陡， 土的压缩性越高。 注意：压缩系数不是一个常数。,为了便于比较，通常采用100kPa和200kPa范围的压缩系数a1-2来评定土的压缩性。,2. 压缩指数,Cc愈大，曲线愈陡，土的压缩性越高。,3. 压缩模量 定义：土体在侧限条件下的竖向应力与竖向应变的比值。,KPa MPa,土的压缩模量越大，土的压缩性越低。,4. 土的体积压缩系数 定义：土体在侧限条件下竖向应变与竖向应力的比值。,土的体积压缩系数越大，土的压缩性越高。,三、土的回弹曲线和再压缩曲线,e,p,e0,压缩曲线,卸荷回弹曲线,再加荷曲线,残余变形,弹性变形,pi,e,p(lg),e0,p1,压缩曲线,回弹曲线,再压缩

4、曲线,现在地面,h,正常固结土pc=p1,现在地面,h,超固结土pcp1,现在地面,h,欠固结土pcp1,h,剥蚀前地面,hc,5.3.1 沉积土（层）的应力历史,5.3 应力历史对压缩性的影响,前（先）期固结压力pc：天然土层在历史上受过的最大固结压力（土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力）。,pc= p1 ，OCR=1 正常固结土 pc p1 ，OCR1 超固结土 pc p1 ，OCR1 欠固结土,相同p1时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小,超固结比,引起沉降 的应力：,压缩性：,一般,最低，对工程有利,最高，对工程不利, pc,、,正常固结土 超固结土 欠固结土,在e-lgp曲线

5、上，找出曲率最大点m 作水平线m1 作m点切线m2 作m1,m2 的角分线m3 m3与试验曲线的直线段交于点B B点对应于先期固结压力pc,作图法确定先期固结压力pc,Casagrande 法,（1）pcp1 正常固结土 e0作水平线，得交点D 0.42e0作水平线，得交点C DC即现场压缩曲线；,p(lg),A,1,3,2,B,前期固结应力Pc,e0,e,D,0.42e0,C,现场压缩曲线,5.3.2 现场原始压缩曲线及压缩性指标,（2）pcp1超固结土 1、定pc位置线和C点; 2、由p1 和e0 定D; 3、作DD平行于EF确定D 4、连DC,A,1,3,2,B,前期固结应力Pc,E,F

6、,e,e0,0.42e0,C,D,D,P1=rh,p(lg),现场压缩曲线,现场再压缩曲线,5.4 土的变形模量,5.4.1 现场载荷试验 1. 浅层平板载荷试验 加载稳压装置 反力装置 观测装置,基本原理,1 载荷试验,堆重法,堆载法荷载试验,锚杆法荷载试验,锚杆法荷载试验,（1）直线变形阶段 p-s呈线性关系 p0比例界限压力（2）局部剪切（塑性）变形阶段 p-s关系为曲线，斜率逐渐变大 pu极限压力（3）破坏阶段 当荷载大于极限压力pu，即使荷载维持不变，沉降也会持续发展或急剧增大，始终达不到稳定标准。,1 载荷试验,典型的平板载荷试验p-s曲线,2. 变形模量,PS曲线： oa段：直线

7、变形阶段 变形模量E0：,注：1） 变形模量是指无侧限情况下的应力增量与应变增量的比值，它与压缩模量不同; 2） 深层土的变形模量测定.,式中，刚性承压板系数，圆形板取0.785; 方板取0.886。,5.4.2 变形模量与压缩模量的关系 变形模量 E0 压缩模量Es,二者： 基本意义一样，但受力状态不同,5.5 土的弹性模量,注： 弹模常用于计算瞬间或短时间内快速作用着荷载时土体的变形。,E: 土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。,*Es、E0和E 之间的区别：,总结,1 土的压缩性,压缩系数,压缩模量,体积压缩系数,总结：压缩性指标间的关系,压缩系数a、压缩指数Cc、压缩模量Es都是

8、室内压缩试验侧限条件下的压缩特性的反映。,变形模量E0是土在侧向自由膨胀条件下竖向应力与竖向应变的比值，竖向应变中包含弹性应变和塑性应变。,弹性模量E指正应力与弹性(即可恢复)正应变d的比值，测定可通过室内三轴试验获得。,根据力学理论可得变形模量与压缩模量的关系：,1. 下述关于土体压缩性描述正确的是 。 (A) 压缩系数a越大，压缩模量Es越小，压缩性越高 (B) 压缩系数a越大，压缩模量Es越小，压缩性越低 (C) 压缩系数a越大，压缩模量Es越大，压缩性越高 (D) 压缩系数a越大，压缩模量Es越大，压缩性越低,2. 土体压缩性ep曲线是在 条件下试验得到的。 (A) 三轴 (B) 无侧

9、限 (C) 有侧限 3. 对于某一种特定的粘性土，压缩系数a是不是一个常数？ (A) 是常数 (B) 不是常数，随竖向压力p增大而减小 (C) 不是常数，随竖向压力p增大而增大,巩固与提高1,单选题: 1超固结比OCR1的土属于 B 。 a）正常固结土 b）超固结土 c）欠固结土 d）非正常固结土 2.当土处于正常固结状态时，其先期固结压力pc与现有覆盖土重p0的关系是 C 。 a c = d 无法确定,4. 评价地基土压缩性高低的指标是 A 。 (A)压缩系数 (B) 渗透系数 (C) 曲率系数 (D) 超固结比 5. 若土的压缩曲线（e-p曲线）较陡。则表明 A 。 (A) 土的压缩性较大

10、 (B) 土的压缩性较小 (C) 土的密实度较大 (D) 土的孔隙比较小,6. 土体产生压缩时，（ C ）。 (A)土中孔隙体积减小，土粒体积不变 (B) 孔隙体积和土粒体积均明显减小 (C) 土粒和水的压缩量均较大 (D) 孔隙体积不变 7. 土的变形模量可通过（ B ）试验来测定。 (A) 压缩 (B) 载荷 (C) 渗透 (D) 剪切,8. 若土的压缩系数a1-2=0.2MPa，则该土属于（B）。 (A) 低压缩性土 (B)中等压缩性土 (C)高压缩性土 (D) 低灵敏度土 9. 下列说法中，错误的是（待定）。 (A) 土在压力作用下体积会缩小 (B) 土的压缩主要是土中孔隙体积的减小 (C) 土的压缩所需时间与土的透水性有关 (D) 土的固结压缩量与土的透水性有关,10. 土的压缩性指标包括（ A ）。 (A) a, Cc, Es, E0 (B) a, Cc, Es, e (C) a, Cc, E0, e