土力学课件土的压缩性.ppt

1、第五章 土的压缩性,5.1 概 述：,土的压缩性,地基土在自重应力或附加应力作用下，要产生附加变形，包括体积变形和形状变形。而体积变形通常表现为体积缩小，我们把这种在外力作用下土体积缩小的特性称为土的压缩性,特点,土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的 对于饱和粘土来说，由于孔隙体积减少（即孔隙水排出）而引起的压缩是需要时间的,沉降,在荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移称为沉降 研究绝对沉降量的大小（最终沉降），研究沉降与时间的关系（沉降速率）,5 土的压缩性,土的压缩性,压缩量的组成 固体颗粒的压缩 土中水的压缩 空气的排出 水的排出,占总压缩量的1/400不到，可以忽略

2、不计,压缩量主要组成部分,土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果,透水性好，水易于排出,压缩稳定很快完成,透水性差，水不易排出,压缩稳定需要很长一段时间,试验装置,5 土的压缩性,5.2 固结试验及压缩性指标,固结试验研究土的压缩性大小及其特征的室内试验 方法，亦称压缩试验。,固结容器： 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,侧限压缩仪（固结仪）,支架,加压设备,固结容器,变形测量,5.2 固结试验及压缩性指标,5 土的压缩性,试验过程,水槽,内环,环刀,透水石,试样,传压板,百分表,施加荷载，静置至变形稳定 逐级加大荷载,测定： 轴向应力

3、轴向变形,试验结果：,5 土的压缩性,5.2 固结试验及压缩性指标,孔隙比与高度的关系,压缩过程中土样的截面积A和固体土颗粒的体积（高度）不变,绘制 ep 曲线,孔隙 Vv=ei,土粒 Vs=1,H1-DHi,(H1-DHi)/ (1+ei),5 土的压缩性,5.2 固结试验及压缩性指标,e0,p,e,曲线A压缩性曲线B压缩性,压缩曲线（e-p曲线）,曲线愈陡,说明在相同压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高,根据压缩曲线可以得到下述压缩性指标:,1.压缩系数a、压缩指数CC 2.压缩模量Es 、体积压缩系数mV 3.变形模量E0,2. 压缩系数和压缩指数,土体在侧限条件下孔隙

4、比减少量与竖向有效压应力增量的比值,p1,p2,e1,e2,M1,M2,e0,e-p曲线,p,e,以曲线上任一点的切线斜率表示相应压力下土的压缩系数,实际采用割线斜率近似代表切线斜率,通常用p1100kPa、 p2200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性,a1-20.1MPa-1低压缩性土 0.1MPa-1a1-20.5MPa-1中压缩性土 a1-20.5MPa-1高压缩性土,压缩系数a,压缩指数CC,压缩指数愈大，土的压缩性愈高,3.压缩模量Es和体积压缩系数,压缩模量土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值， 或称为侧限模量,Es与a成反比， Es愈大，土的压缩性愈低,体积压缩系

5、数土体在侧限条件下体积应变与竖向压力增 量之比,Es15MPa 低压缩性土,土的卸载回弹和再压缩的特性卸荷和再加荷的压缩试验。,回弹和再压缩曲线比初始压缩曲线平缓；加载到超过卸荷时的应力，再压缩曲线与初始压缩曲线延长线重合。,回弹曲线和再压缩曲线,5 土的压缩性,5.2 固结试验及压缩性指标,5 土的压缩性,5.3 应力历史对压缩性的影响,应力历史：天然土层在形成过程中及其地质历史中，土中有效 应力的变化过程。 先期固结压力：历史上所经受到的最大压力p（指有效应力）,s= z：自重压力 p= s：正常固结土 p s：超固结土 p s：欠固结土,OCR=1：正常固结 OCR1：超固结 OCR1：

6、欠固结,相同s 时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小,超固结比：,A,B,C,D,m,rmin,1,2,3,先期固结压力p的确定：Casagrande 法,(f) B点对应于先期固结压力p,(b) 作水平线m1,(c) 作m点切线m2,(d) 作m1,m2 的角分线m3,(e) m3与试验曲线的直线段交于点B,(a) 在e-lg压缩试验曲线上，找曲率最大点 m,p,5 土的压缩性,5.3 应力历史对压缩性的影响,e,lgp,e0,0.42e0,B,C,pc=p0,Cc,lgp,e0,0.42e0,pc,D,C,E,p0,ec,Ce,Cc,5 土的压缩性,5.3 应力历史对压缩性的影响,地基

7、土为粉、细砂、软土，取原状土样困难。国家一级工程、规模大或建筑物对沉降有严格要求的工程。,现场载荷试验,试验方法,5 土的压缩性,5.4 土的变形模量,反压重物,反力梁,千斤顶,基准梁,荷载板,百分表,现场荷载试验,5 土的压缩性,5.2 固结试验及压缩性指标,试验成果,变形模量E0：单位MPa， 原状土、弹性阶段,载荷试验的ps 曲线,5 土的压缩性,5.2 固结试验及压缩性指标,土的侧压力系数，K0，是指侧限条件下土中侧向应力与竖向应力之比。,土的变形模量，E0，是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。相当于理想弹性体的弹性模量，但是由于土体不是理想弹性体,故称为变形模量。 E0的大小反映了土体抵抗弹塑性变形的能力。 前面定义侧限条件下的压缩模量Es，与之有如下关系：,K0与泊松比有如下关系：,土的侧压力系数与变形模量的关系,变形模量E0与压缩模量Es之间的关系推导