4 土的压缩性及变形计算
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第四章:土的压缩性与地基变形计算 土的压缩性——土在压力作用下体积减少的特性称为土的压缩性。
其中e 1 、e 2分别为变形前后的孔隙比;S 为压缩量;H 1为压缩前试样高度。
压缩曲线及压缩性指标压缩曲线——建立坐标系,描点得e ~p 曲线,称为压缩曲线。
压缩性指标:(1)压缩系数a a 值的大小表示了e ~p 曲线的陡、缓程度,反映了 土体压缩性的高低。
但同一种土取不同的p 值,对应着不同的a 值。
用于工程计算时,应按照实际的压力间隔值选取p 1、p 2,一般p 1取自重应力, p 2取自重应力和附加应力之和,当用a 值判别土体的压缩性高低时,规范规定: p 1=100kPa ,p 2 =200 kPa ,相应的压缩系数记为a 1-2 。
a 1-2<0.1MPa -1, 低压缩性土;0.1MPa -1 <= a 1-2<0.5MPa -1中压缩性土;a 1-2 >=0.5MPa -1,高压缩性土。
(2)压缩模量E S ——完全侧限条件下,土中竖向附加应力与其相应应变的比值称为土的压缩模量,记为E S 。
计算公式:(3)压缩指数C c ——e ~logp 曲线直线段的斜率。
Cc 是无量纲小数,其值的大小同样反映了土体压缩性的高低。
C c =(e 1 - e 2)/(logp 2 -logp 1)(4)变形模量E o ——无侧限条件下,土中竖向附加应力与其相应应变的比值称为土的变形模量,记为E o 。
其中 沉降影响系数。
仅与荷载作用面形状和计算点位置有关。
μ—泊松比,b —载荷板宽度或半径。
变形模量与压缩模量间的理论关系:s E K E )21(00⋅-=μ令β=(1-2µKo),则E 0=s E β µ=0, β=0, µ=0.5, β=1.0,β处于0~1之间,所以有:Eo<Es 成立。
但这仅是理论上的关系式,实际很多土的β>1.0。
第四章:土的压缩及沉降计算名词解释1、压缩系数:土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值。
2、压缩指数:在压力较大部分,e-lgp关系接近直线,其斜率称为土的压缩指数。
3、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。
4、变形模量:土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。
5、体积压缩系数:在单位压应力作用下单位体积的变化量。
6、超固结比:先期固结压力pc与现时的土压力p0的比值。
7、前期固结压力:指土层在历史上曾经受过的最大有效固结压力。
8、最终沉降量:地基变形稳定后基础底面的沉降量。
9、固结:土体在压力作用下,压缩量随时间增长的过程。
10、固结度:在某一固结压力作用下,经过一定时间土体发生固结的程度。
简答1、为什么可以用孔隙比的变化来表示土的压缩性?答:土体压缩的实质是孔隙体积减小的结果,土粒体积保持不变;而孔隙比反映了孔隙的体积和土粒的体积比,因此可以用孔隙比的变化来表示土的压缩性。
2、地基土变形的两个最显著的特征是什么?答:体积变形是由于正应力引起的,只能使土体产生压密,孔隙体积减小,但不会使土体产生破坏;形状变形是由剪应力引起的,在剪应力作用下土颗粒间产生移动,使土体产生剪切破坏。
3、工程中常用的压缩系数和模量是什么?如何判定土的压缩性?答:压缩系数和压缩模量都是变量,为比较土的压缩性高低,工程中常用的压缩系数和压缩模量是压力在100-200kPa下的值。
a v<0.1MPa-1低压缩性土,0.1MPa-1≤a v<0.5MPa-1中压缩性土,a v≥0.5MPa-1高压缩性土;Es<4MPa高压缩性土,4MPa≤Es<15MPa中压缩性土,Es≥15MPa低压缩性土;4、自重应力在任何情况下都不会引起地基沉降吗?为什么?答:对于正常固结土和超固结土来说,自重应力不会引起地基沉降了,但对于欠固结土(新沉积的土或刚填筑的土)来说,由于现有的固结应力大于先期固结应力,自重应力也会引起地基沉降。
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。
总结:。