土力学5-土的压缩性.ppt

,*,土力学,第,5,章 土的压缩性,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,5.5,土的弹性模量,5.1,概 述,如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要,承受土体本身的自重应力,，而且要,承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的附加应力作用,，这都将导致地基土体的变形。,在附加应力作用下，地基土土体变形，从而将引起建筑物沉降。,为什么要研究沉降？,基础的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将,影响上部建筑物的正常使用,，甚至会危及建筑物的安全。,墨西哥某宫殿,左部：,1709,年右部：,1622,年地基：,20,多米厚粘土,工程实例,问题：,沉降,2.2,米，且左右两部分存在明显的沉降差。左侧建筑物于,1969,年加固,Kiss,由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触,基坑开挖，引起阳台裂缝,新建筑引起原有建筑物开裂,高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除,建筑物立面高差过大,47m,39,150,194,199,175,87,沉降曲线,(mm),建筑物过长：长高比,7.6:1,长高比过大的建筑物因不均匀沉降墙体产生裂缝,中部沉降大,“,八,”,字形裂缝,土的压缩性,：土在压力作用下体积缩小的特性。,土的压缩可以只看做是土中水和气体从孔隙中被挤出；,土颗粒相应发生移动，重新排列，靠拢挤紧，土孔,隙体积减小；,饱和土则主要是孔隙水的挤出。,基本概念,土的压缩变形的快慢与土的渗透性有关,透水性大的饱和无粘性上，完成压缩变形的过程短；,而透水性小的饱和粘性土，压缩变形稳定所需的时间长。,土的固结,：,土体在外力作用下，压缩随时间增长的过程。,压缩性试验,室内试验方法,压缩试验,现场测试,荷载试验。,5.2,固结试验及压缩性指标,（一）固结试验及压缩曲线,（,1,）试验简介,支架,加压设备,固结容器,变形测量,百分表,加压上盖,试样,透水石,护环,环刀,压缩,容器,（,2,）,利用受压前后土粒体积不变和土样截面面积不变两个条件，可求土样压缩稳定后孔隙比,e,i,式中,e,0,为土的初始孔隙比，可由土的三个基本实验指标求得，即,根据固结试验各级荷载,p,i,相应的稳定压缩量,S,i,，,可求得相应孔隙比,e,i,1,e,0,固体颗粒,孔隙,建立压力,p,与相应的稳定孔隙比的关系曲线，称为,土的压缩曲线,。,（,3,）压缩曲线（,e-p,曲线）的绘制,两种绘制方式,:a,、普通坐标绘制,b,、半对数直角坐标绘制,e-p,曲线特征：,曲线初始段较陡，土的压缩量较大,;,曲线后段逐渐平缓，土的压缩量随之减小,不同的土类，压缩曲线的形态有别。,密实砂土的,e-p,曲线比较平稳；,软粘土的,e-p,曲线较陡，说明土的压缩性较高。,（二）压缩性指标,评价土体的压缩性通常有如下指标：,压缩系数,压缩指数,压缩模量,体积压缩系数,回弹模量,（,1,）土的压缩系数,e-p,曲线上任一点处的斜率，当压力变化范围不大时，可将,M,1,M,2,一小段曲线用割线来表示。,（,5-4,）,图,5-4,由,e-p,曲线确定压缩系数,思考：,P,1,、,P,2,的意义？,p,1,、,p,2,的确定与压缩性的评价,工程实践中，通常采用压力间隔,p,1,=100kPa,至,p,2,=200kPa,时对应的压缩系数,1-2,来评价土的压缩性。,压缩系数：,0,100,200,300,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,e,p,e,p(kPa,),土的类别,a,1-2,(MPa,-1,),高压缩性土,0.5,中,压缩性土,0.1-0.5,低,压缩性土,1,超固结土,OCR1,欠固结土,土的固结状态对土的压缩性的影响：,在压力,p,作用下的地基沉降值,s,i,：,正常固结土为,s,1,；,超固结土为,s,2,；,欠固结土为,s,3,。,则有：,s,2,s,1,s,3,图,5-9,前期固结应力的确定,在,e,lg,p,坐标上绘出试样的室内压缩曲线；,找出压缩曲线上曲率最大（曲率半径最小）的点,A,，过,A,点作水平线,A1,，切线,A2,以及它们夹角的平分线,A3,；,把压缩曲线下部的直线段向上延伸交,A3,线于,B,点，,B,点的横坐标即为所求的先期固结应力,p,c,。,p,c,卡萨格兰德法,e,p(lg,),C,D,m,r,min,1,2,3,p,A,B,5.4,土的载荷试验及变形模量,在浅层土中进行静载荷试验，可得变形模量,1.,载荷试验,（,1,）试验装置,一般由加荷稳压装置、反力装置及观测装置三部分组成。,（,2,）载荷试验,p-s,曲线,不同土类的,p-s,曲线实例,2.,变形模量,E,0,变形模量,是指土体在,无侧限,条件下的应力与应变的比值。,E,0,的大小值可由载荷试验结果求得。,在,p-s,曲线的直线段或接近于直线段任选一压力,p,1,与,对应的沉降,s,1,，利用弹性力学公式反求出地基的变形模量,注：,p,s,曲线并不出现直线段时，建议取适当的,s,1,及相应的,p,1,代入上式计算,E,0,。,对中、高压缩性土取,s,1,=0.02,b,；,对低压缩性粉土、粘性土、碎石土及砂土，可取,s,1,=,（,0.01,0.015,）,b,（,3,）变形模量与压缩模量的关系,理论上：,E,0,与,E,s,两者是完全可以互相换算的,（,5-17,）,式中,（,由于,0,0.5,，所以,0,1,）,根据统计资料，,E,0,值可能是,E,s,值的几倍，一般来说，上愈坚硬则借数愈大，而软土的,E,0,值与,E,S,值比较接近。,5.4,土的弹性模量,弹性模量,指土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。,