《土的压缩与固结》

e1 1+e1 e2 1+e2
1
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19
9-2 土的压缩特性
三、土的压缩性指标
（四）其它压缩性指标
变形模量E ：土体在无侧限条件下应力与应变之比。
x
x E
E
y z
土体本构模型——弹性非线性。Βιβλιοθήκη yy EE
y x
z
z E
E
x y
Ezz 1122 Es1122
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Aw： 孔隙水的截面积
AA ' (AAs)u
' (1 As )u
A
u ' u ' u 'u u ' u
a
a
u (1)u
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4
9-2 土的压缩特性
一、土的压缩与固结
压缩：在外力作用下，土体体积缩小的现象。
在外力作用下，土体体积为什么会缩小呢？ 1、土粒本身和孔隙中水的压缩变形； 2、孔隙气体的压缩变形； 3、孔隙中的水和气体有一部分向外排出。
土的压缩与固结
河海大学 岩土工程研究所
Research Institute of Geotechnical Engineering, Hohai Univerczity
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1
9-0 概 述
土体变形体 形积 状变 变形 形
在附加应力作用下，地基土将产生体积缩小，从而引起 建筑物基础的竖直方向的位移（或下沉）称为沉降。
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2
9-1 有效应力原理
把饱和土体中由孔隙水来承担或传递的应力定义为 孔隙水应力，常以u表示。
uwhw
把通过粒间的接触面传递的应力称为有效应力。
Ns
FS
NS
A
把孔隙水应力和有效应力之和称为总应力。
u 整理ppt
NS
FS 3
9-1 有效应力原理
A： 土单元的截面积
As：颗粒接触点的截面积 A=AS+Aw
e2
0.7
p
0.6
p1
p2
e~p曲线
av
e1 e2 p2 p1
e p
p(kPa)
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9-2 土的压缩特性
三、土的压缩性指标
（二）压缩系数
e
1.0
0.9
e1
0.8 e
e2
0.7
p
e ''
0.6
p(kPa)
p1
p 2 p ''
e~p曲线整理pppt
'' 1
p
'' 2
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9-2 土的压缩特性
1 e1
p
孔隙 土粒
体积
e1 1+e1 e2 1+e2
1
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9-2 土的压缩特性
三、土的压缩性指标
（四）其它压缩性指标
压缩模量ES ：土体在无侧向变形条件下，竖向应力
与竖向应变之比。
Es
p z
p
e1 e2
A
p 1 e1
e1 e2
1 e1 A
p 1 e1 1 e1
三、土的压缩性指标
（一）室内固结试验与压缩曲线
e
e
1.0 1.0
0.9
0.9
0.8
0.8
0.7
0.7
0.6 0
100 200 300 400
e~p曲线
p(kPa)
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100
e~lgp曲线
1000
p(lg，kPa)
11
9-2 土的压缩特性
三、土的压缩性指标
（二）压缩系数
e
1.0
0.9
e1
0.8 e
饱和土体在某一压力作用下的固结过程就是土体中各 点的超静孔隙水应力不断消散、附加有效应力相应增加的 过程，或者说超静孔隙水应力逐渐转化为有效应力的过程， 而在转化过程中，任一时刻任一深度处的应力始终遵循有 效应力原理。
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8
9-2 土的压缩特性
三、土的压缩性指标
（一）室内固结试验与压缩曲线
滤纸 滤纸
固结：土的压缩随时间增长的过程。
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5
9-2 土的压缩特性
二、单向固结模型
单向固结：饱和土体在某一压力作用下，压缩随着孔隙水 的逐渐向外排出而增长。如果孔隙水只沿一个方向排出， 土的压缩也只在一个方向发生（一般指竖直方向），此时 的固结为单向固结。
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6
9-2 土的压缩特性
二、单向固结模型
e
av
1 mv
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p
孔隙 土粒
体积
e1 1+e1 e2 1+e2
1
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9-2 土的压缩特性
三、土的压缩性指标
（四）其它压缩性指标
压缩模量ES ：土体在无侧向变形条件下，竖向应力
与竖向应变之比。
低压缩性 中压缩性 高压缩性
Es 15MPa Es 4 ~15MPa Es 4MPa
p
孔隙 土粒
体积
20
9-3 单向压缩量公式
一、无侧向变形条件下单向压缩量计算假设
（1）土的压缩完全是由于孔隙体积减小导致骨架变形的 结果，土粒本身的压缩可忽略不计；
（2）土体仅产生竖向压缩，而无侧向变形；
（3）土层均质且在土层厚度范围内，压力是均匀分布的。
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9-3 单向压缩量公式
二、单向压缩量公式
（三）压缩指数与回弹再压缩指数
e
1.0 0.9
1
Cc
Cc
e1e2 lgp2 lgp1
lg
e p1p1p
0.8
0.7
100
1000
e~lgp曲线 p(lg，kPa)
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9-2 土的压缩特性
三、土的压缩性指标
（三）压缩指数与回弹再压缩指数
e
塑性 变形 弹性 变形
初始压缩曲线
再压缩曲线
A 初始压缩曲线
三、土的压缩性指标
（二）压缩系数
e
1.0
e 1 0.9
0.8 e
e2
0.7
p
av12
e1e2 p2 p1
e 100
土的类别 a1-2 (MPa-1) 高压缩性土 >=0.5
中压缩性土 0.1-0.5
0.6
低压缩性土
<0.1
p1
p2
p(kPa)
e~p曲线
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9-2 土的压缩特性
三、土的压缩性指标
e
1
Cc
1 CS
回弹曲线
P(kPa)
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p(lg，kPa)
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9-2 土的压缩特性
三、土的压缩性指标
（四）其它压缩性指标
体积压缩系数mV：土体在单位应力作用下单位体积
的体积变化。
mV
V pV
1 e1 1 e2 p 1 e1
e1 e2
p 1 e1
e p
1
1 e1
av
透水石
百分表 传压板 透水石 水槽
由于刚性护环所 限，试样只能在竖向 产生压缩，而不能产 生侧向变形，故称为 单向固结试验或侧限
环刀 固结试验。
护环
整试理样ppt
9
9-2 土的压缩特性
三、土的压缩性指标
（一）室内固结试验与压缩曲线
P
p3
p2
p1
t
e
e e
e
0 1 2
e3
t
整理ppt
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9-2 土的压缩特性
p
h p w
p
hh p
h 0
t 0
附加应力:σz=p 超静孔压: u0 = σz=p 附加有效应力:σ’z=0
0t
附加应力:σz=p 超静孔压: 0 < u <p
附加有效应力:
0 < σ’z整<理pppt
t
附加应力:σz=p 超静孔压: u =0 附加有效应力:σ’z=p 7
9-2 土的压缩特性
二、单向固结模型