第四章
土的沉降理论
变形模量与压缩模量的区别――压缩模量Es又称侧限变形模量，或侧限压缩模量，是土体在无侧向变形条件下竖向压应力与竖向应变之比值，一般可通过压缩试验测定。变形模量E是侧向自由条件下竖向应力增量与竖向应变增量之比值，与材料力学中的材料的杨氏模量的物理意义氏相同的。土体的变形模量不是常数，其值与竖向应力大小有关，常用切线模量或割线模量形式表示。变形模量与压缩模量的关系可用下式表示：ssEEE)1()21)(1(1212。
回弹变形模量与回弹模量――回弹变形模量Ee是侧向自由变形条件下，土体卸荷回弹时或重复加荷时竖向应力与竖向回弹应变之比值，又称土体弹性模量；回弹模量Er为无侧向变形条件下，土体卸荷或重复加荷阶段，即土体处于超固结状态时，竖向应力与竖向应变之比值，可通过回弹试验测定。
先期固结压力――又称前期固结压力，是指天然土层在历史上所经受过的包括自重压力和其他荷载作用形成的最大竖向有效固结压力。通常将土体的先期固结压力与现有上覆土层压力之比定义为超固结比OCR，若OCR>1.0称超固结土，OCR＝1.0称正常固结土，OCR<1.0称欠固结土。
先期固结压力对沉降的影响？
静止土压力系数K0――是指荷载作用下土体保持侧向变形为零时，水平向有效应力与竖向有效应力之比，测定时的基本思路是保持土体侧向变形为零。
[主动土压力系数Ka――当填土推墙移动，填土达到主动极限平衡状态，所产生的侧压力为主动土压力，此时为主动土压力系数（郎金、库仑理论）
被动土压力系数Kp――当挡土墙受外力作用挤向填土，填土达到被动极限平衡状态，所产生的墙背侧压力为被动土压力，此时为被动土压力系数（郎金、库仑理论）]
理解沉降的三部分是基于变形机理，而不是以时间来划分的。――总沉降可分为：初始沉降、固结沉降和次固结沉降。初始沉降是由土体在附加应力作用下产生瞬时变形引起的；固结沉降指土体在附加应力作用下产生固结变形引起的；次固结沉降指土体在附加应力作用下，随着时间的发展，土体产生蠕变变形引起的。固结沉降和次固结沉降难以在时间上分开，而初始沉降也并不指物理上的瞬时沉降，也需要一定的时间，土体固结变形，特别是邻近排水面的土体的固结，几乎也是瞬时发生的。
第三章 土的压缩性与地基沉降计算
地基在荷载作用下会产生附加应力,从而引起地基 (主要是竖向变形)，建筑物基础亦随之沉降。如果沉降超过容许范围，就会导致建筑物发裂或影响其正常使用，严重者还会威胁建筑物的安全。因此，在地基基础设计与施工时，必须重视地基变形问题；如果地基不均匀或上部结构荷载差异较大，还应考虑不均匀沉降对建筑物的影响。
为了计算地基的变形量，必须了解土的压缩性。通过室内或现场试验，求出土的压缩性指标，可计算基础的最终沉降量（地基稳定后的沉降量）；并可研究地基变形与时间的关系，以便了解建筑物使用期间某一时刻的的变形量。因此，研究地基的变形，对于保证建筑物的经济性和安全具有重要意义。
导致地基变形的因素很多．但大多数情况下主要是建筑物荷载引起的。本章主要介绍土的压缩性、压缩性指标及由建筑物荷载引起的地基最终沉降量的计算。
第一节 土的压缩性
一、基本概念
(一)压缩性
土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。土体积缩小的原因，从土的三相组成来看不外乎有以下三个方面：①土颗粒本身的压缩；②土孔隙中不同形态的水和气体的压缩；③孔隙中部分水和气体被挤出，土颗粒相互移动靠拢使孔隙体积减小。试验研究表明，在一般建筑物压力100～600KPa作用下，土颗粒及水的压缩变形量不到全部土体压缩变形量的1/400，可以忽略不计。气体的压缩性较大，密闭系统中，土的压缩是气体压缩的结果，但在压力消失后，土的体积基本恢复，即土呈弹性。而自然界中土是一个开放系统，孔隙中的水和气体在压力作用下不可能被压缩而是被挤出，由此，土的压缩变形主要是由于孔隙中水和气体被挤出，致使土孔隙体积减小而引起的。
土体压缩变形的快慢与土中水渗透速度有关。对透水性大的砂土，建筑物施工完毕时，可认为压缩变形已基本结束；对于高压缩性的饱和粘性土，由于渗透速度慢，施工完毕时一般只达到总变形量的5%～20%。在相同压力条件下，不同土的压缩变形量差别很大，可通过室内压缩试验或现场载荷试验测定。
土的压缩性和地基变形计算
一、土的压缩性计算方法
1.倒数法
这种计算方法是通过土体在一定应力范围内的压缩变形数据，利用线性拟合方法得到的压缩指数。数学公式为：
Cc=1/ε
其中，Cc为压缩指数，ε为压缩应变。
2.趋势线法
这种方法是通过土体在不同应力水平下的压缩变形数据，利用非线性拟合方法得到的压缩指数。数学公式为：
Cc=aσ^b
其中，Cc为压缩指数，σ为应力水平，a和b为经验系数。
3.液限试验法
这种方法是通过液限试验得到土的液限含水量（wL）和塑限含水量（wP），然后通过经验公式计算压缩指数。数学公式为：
Cc=(wL-wP)/wP
其中，Cc为压缩指数，wL和wP为液限含水量和塑限含水量。
二、地基变形计算方法
地基变形通常分为沉降和倾斜两种形式。它受到外加载荷、土的性质、环境温度等多种因素的影响。下面介绍几种地基变形计算方法： 1.弹性计算法
这种方法适用于土壤刚度较高且加载荷较小的情况。它通过弹性力学的原理，利用弹性模量和应力分布进行计算。数学公式为：
Δh=(σ/E)*B
其中，Δh为地表沉降，σ为基底应力，E为弹性模量，B为基底宽度。
2.线性弹塑性计算法
这种方法适用于土壤刚度较低但有一定强度的情况。它通过引入塑性曲线和初始剪胀量进行计算。数学公式为：
Δh = Δhs + Δhp
其中，Δhs为弹性沉降，Δhp为塑性沉降。
3.经验推算法
这种方法是通过统计和经验总结，根据类似的工程经验进行估计。根据工程的特点，选择合适的经验公式进行计算。这种方法相对简单方便，但精度较低。
三、影响因素
1.土的性质
土的类型、颗粒大小和形状、含水量等因素都会影响土的压缩性和变形特性。
2.外加载荷 外加载荷的大小和分布形式对土体的压缩性和变形有直接影响。
3.环境温度
环境温度的变化会导致土体的收缩或胀大，从而引起地基的变形。
4.周围土体状态
如果周围土体存在固结或胀大，会对地基的变形产生影响。
第四、五章土的压缩性和地基沉降计算
一、名词释义
1. 角点沉降系数2.地基沉降计算深度3.压缩性4.固结5.压缩曲线6.压缩系数7.压缩指数8.压缩模量9.变形模量10.地基最终沉降量11.应力比法12.平均附加应力系数13.变形比法14.前期固结压力15.正常固结土16.超固结土 17.欠固结土18.超固结比19.原始压缩曲线20.有效压力21.固结度22.次固结23.瞬时沉降24.固结沉降 25.次固结沉降26.次固结系数
二、填空题
1．在地基沉降计算的弹性力学公式中，沉降影响系数主要按____、基础底面形状及计算
点的位置确定。
2．从其含义是否相同来说，角点沉降系数和角点沉降影响系数是____。
3．计算地基沉降的分层总和法分为线性变形分层总和法与——两大类。
4．在相同的压力作用下，饱和粘性土压缩稳定所需时间t1与饱和砂土压缩稳定所需时间
t2的关系是_____。
5．侧限压缩试验时，先用_____切取保持天然结构的原状土样，然后置于刚性护环内进行
实验。
6．压缩曲线可按两种方式绘制，一种是采用普通直角坐标绘制的e—p曲线，另一种是采
用半对数直角坐标绘制的_____曲线。
7．实际工程中，土的压缩系数根据土原有的自重应力增加到——这一压力变化区间来确定。
8．评判土的压缩性类别时，采用的指标是____。
9．若土的初始孔隙比为0.8，某应力增量下的压缩系数为0.3MPaˉ。，则土在该应力增量
下的压缩模量等于____。
10．某薄压缩层天然地基，其压缩层土厚度2m，土的天然孔隙比为0.9，在建筑物荷载作
用下压缩稳定后的孔隙比为.8，则该建筑物最终沉降量等于____。
11．采用变形比法确定地基沉降计算深度时，需由基底下初步拟定计算深度处向上取规范
规定的计算厚度进行验算，计算厚度根据_____确定。
12．按照土体前期固结压力与现有自重应力的关系，可将土分为正常固结土、____和____
