Transcript 5-土的压缩性

第五章
土 的 压 缩 性
5
土的压缩性
主 要 内 容
*
5.1
5.2
5.3
5.4
概述
固结实验及压缩性指标
应力历史对压缩性的影响
土的变形模量
5
土的压缩性
5.1 概述


自重应力压缩稳定
附加应力导致地基土体变形
本章讨论
重点
体积变形
由正应力引起，会使土的体积缩小压密，不会导致土体破坏
形状变形
形状变形主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时，
土体将产生剪切破坏，此时的变形将不断发展。通常在地
基中是不允许发生大范围剪切破坏的。
5
土的压缩性
§5.2
固结实验及压缩性指标
5.2.1 固结试验和压缩曲线
 压缩：
土在压力作用下，体积缩小的现象。

固结：
土的压缩量随时间增长的过程称为固结
5.2
标
固结实验及压缩性指
5.2.1 固结试验和压缩曲线（侧限条件）
压缩性
测试
室内试验
室外试验
侧限压缩、三轴压缩等
荷载试验、旁压试验等
5.2
标
固结实验及压缩性指
5.2.1 固结试验和压缩曲线
适用条件：大面积均布荷载，或土
层不太厚。
试验仪器：压缩仪（固结仪）。
试验过程：如图示。
试验结果：ｅ～ｐ曲线。
e
1.0
P
p2
0.9
p1
0.8
S
0.7
0.6
 '(kPa )
0
100
200 300 400
t
e
e0
e1
s1
e2
s3
s2
e3
t
5.2
标
固结实验及压缩性指
5.2.1 固结试验和压缩曲线
高度之比等于
体积之比
∵压缩前后Vs、A均不变
∴有：
（5-1）a
（5-1）b
（5-1）c
式中: e0=ds（1+ω0)(ρw/ρ0)-1
初始密度
压缩曲线是室内压缩实验的成果，它是土的孔隙比e与所受压力
P的关系曲线。
加荷速率和稳定标准等参阅“试验规程”或“试验指导书”
5.2 固结实验及压缩性指
标
5.2.2 土的压缩系数和压缩指
数
1、压缩系数
e
1.0
0.8
0.60
压缩系数是表征土压缩性大小的主要指标
de
dp
200
400
P
5.2
标
固结实验及压缩性指
5.2.2
数
土的压缩系数和压缩指 1、压缩系数
5.2 固结实验及压缩性指
标
5.2.2 土的压缩系数和压缩指
数
2、压缩指数
e - logp曲线后段直线段的斜率
e1 - e 2
Cc 
lg p 2 - lg p1
压缩指数C c 越大，
土的压缩性越大。
C c  0.2低压缩性土
C c  0.4高压缩性土
粘性土的Cc值一般在0.1—1.0之间
5.2
标
固结实验及压缩性指
5.2.3
土的压缩模量和体积压缩指数
1、土的压缩模量
P
Es 
e
a
p
 1
1
e
1  HH
0
1  e1
1  e1
Es 
a
( 4  6e )
（5-7）
5.2
标
固结实验及压缩性指
5.2.3
土的压缩模量和体积压缩指数
2、体积压缩系数（mv）

定义：土体在侧限条件下体积应变与竖向压应
力增量的比值。即：
（4-8）
物理意义：在单位压力增量作用下，土体单位体积的体积
变化。
5.2
标
固结实验及压缩性指
5.2.4
线
回弹曲线和再压缩曲
回弹指数ce
回弹模量Ee
Ce << Cc ，一般Ce≈0.1-0.2Cc
* 土的压缩变形由弹性变形和残余变形两部分组成，
其中以残余变形为主。
5
土的压缩性
5.3
应力历史对压缩性的影响
5.3.1
沉积土（层）的应力历
史
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
超固结比： OCR 
p
s
p< s：欠固结土
OCR=1：正常固结
OCR>1：超固结
OCR<1：欠固结
相同σs 时，一般OCR越大，
土越密实，压缩性越小
5.3
应力历史对压缩性的影响
5.3.1
史
沉积土（层）的应力历
先期固结压力σp的确定：
Casagrande 法（1936）
(a) 在e-lgσ’压缩试验曲线
上，找曲率最大点 m
(b) 作水平线m1
A
e
C
m
B
1
3
(c) 作m点切线m2
2
(d) 作m1,m2 的角分线m3
(e) m3与试验曲线的直线段
交于点B
(f) B点对应于先期固结压力p
D
p
 '(lg)
5.3
应力历史对压缩性的影响
5.3.2
标
现场原始压缩曲线及压缩性指
（详见P125-127）
自学
5
土的压缩性 5.4
5.4.1



土的变形模量
浅层平板载荷试验及变形模量
浅层平板载荷实验及变形模量
变形模量—土体在无侧限条件下，竖向应力与
竖向应变的比值。
试验设备
加荷稳定装置
反力装置
观测装置
5.4
土的变形模量
5.4.1
浅层平板载荷试验及变形模量
试验设备
加荷稳定装置
反力装置
观测装置
5.4
土的变形模量
5.4.1
浅层平板载荷试验及变形模量


试验原理
变形模量E0计算
ω—沉降影响系数，对刚性承压板应取ωr=0.886（方形压板）或0.785
（圆形压板）。
b—承压板的边长或直径（m）。
p1—所取定的比例界限荷载（kpa）
s1—与所取定的比例界限荷载p1相对应的沉降，有时p~s曲线不出现起始
的直线段，可取s1=(0.010~0.015) b (低压缩性土取低值，高压缩性土取
高值)
5.4
土的变形模量
5.4.1
浅层平板载
荷试验及变形模量
硬塑粉质粘土
松散中砂
风化砂质页岩
松散卵石
可塑粘土
淤泥质粘土
5.4
土的变形模量
5.4.2
深层平板载荷试验及变形模量
5.4.3
量
旁压试验及变形模
自学
5.4
土的变形模量
5.4.4 变形模量（

E0 ）与压缩模量（ Es ）的关系
如果假定土体的应力应变符合线性关系（弹性
体），根据广义虎克定律可以证明E0与Es之间
有以下关系：
2 2
E 0  (1 
) E s  E s
1 
x

z
μ可由土力学试验中的三轴试验测定
μ一般＜0.5
故 E0 ＜ Es
；∴β一般＜1
；即β=0~1
5.4
土的变形模量
5.4.4 变形模量（ E0 ）与压缩模量（ Es ）的关系

μ也可根据土的侧压力系数K0（三轴试验确定）
进行计算。
 cx
K0 
 cz
广义虎克定律
K0

1  K0
E0的准确值应由载荷试验确定
5
土的压缩性 5.5
土的弹性模
量
土的弹性模量
 定义:土体在无侧限条件下瞬时压应力与
压应变的比值。
如：车辆、风、地震荷载等。 属土动力学的研究范畴
特点：荷载作用时间短，不发生残余变形，只是弹性变形
5
土的压缩性 5.5
土的弹性模
量
三轴压缩试验确定土的弹性模量
5-6个循环后
Er就是符合条
件的弹性模量。
 弹性模量和变形模量虽然都是无侧限条件下的模量，但弹性模量要远大
于变形模量。