土的压缩性与地基变形计算资料共94页文档

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。

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：。

第三章 土的压缩性及地基变形第一节 土的压缩性及压缩性指标一、土的固结与固结度1、土的压缩性：土在压力作用下体积减小的特性。

2、土体被压缩的原因（1）土粒本身被压缩 ----------一般工程压力下，压缩量极其微小（2）土体中水和空气被压缩（3）孔隙体积减小：孔隙中的水、气体被排出3、实质：土颗粒之间产生相对移动而靠拢，使土体孔隙减小。

4、土的固结：土的压缩过程需要一定的时间完成的，与时间有关的压缩过程称为土的固结。

对于不同土层时间长短不同，粗粒无粘性土，变形可在短时间内完成；透水性小的饱和粘性土，其变形达到稳定时所需的时间就长。

5、土的固结度：饱和土在某一时间的固结程度称为固结度U ．ss U t = 饱和土承受荷载作用的瞬间，土中的压应力全部由孔隙水来承担，此时产生于孔隙水中的应力称为孔隙水压力或超静水压力u ，荷载作用一段时间后，孔隙水由于渗透而逐渐排出，超静水压力逐渐变小，土粒骨架开始受力，作用于土粒骨架上的应力称为有效应力/σ，有荷载作用产生的附加应力u z +=/σσ，当/,0σσ==z u 时，土的固结已经完成。

二、土的压缩试验与压缩性指标1.室内压缩试验（又称单向固结试验）土的室内压缩试验亦称固结试验，是研究土压缩性的最基本的方法。

室内压缩试验采用的试验装置为压缩仪（图片）。

试验时将切有土样的环刀置于刚性护环中，由于金属环刀及刚性护环的限制，使得土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。

在土样上下放置的透水石是土样受压后排出孔隙水的两个界面。

压缩过程中竖向压力通过刚性板施加给土样，土样产生的压缩量可通过百分表量测。

常规压缩试验通过逐级加荷进行试验，常用的分级加荷量p为：50 kPa , 100 kPa , 200 kPa , 300 kPa , 400 kPa。

压缩试验（室内固结试验）的试验操作步骤（内容包括试验设备、试验方法、试验过程图片等)见土工试验指导。

2. 试验结果表示方法根据压缩过程中土样变形与土的三相指标的关系，可以导出试验过程孔隙比e与压缩量H的关系.如图3-2所示，设土样的初始高度为H 0，在荷载p作用下土样稳定后的总压缩量为H，假设土粒体积V s=1（不变），根据土的孔隙比的定义，则受压前后土孔隙体积V V分别为e0和e，根据荷载作用下土样压缩稳定后总压缩量H可求出相应的孔隙比e的计算公式（因为受压前后土粒体积不变，土样横截面积不变，所以试验前后试样中固体颗粒所占的高度不变）：于是得到：（3-1）式中e0为初始孔隙比，即这样，根据式（3-1）即可得到各级荷载p下对应的孔隙比e，从而可绘制出土样压缩试验的e-p曲线及e-lg p曲线等。

第四章土的压缩性与地基变形计算第一节土的压缩性一、名词解释1 •土的压缩性：土体在压力作用下体积减小的性质。

2. 压缩定律：在压力变化范围不大时，土中孔隙比的变化与所加压力的变化成正比。

3•压缩系数：压缩曲线上，当压力变化范围不大时，孔隙比的变化值与压力的变化值的比值，即：如勺「衍<7-tgor =—--- -----------妙P2-P14•压缩模量：在侧限条件下，土的竖向应力增量与竖向应变增量的比值。

5•变形模量：表示土体在无侧限条件下，土的竖向应力增量与竖向应变增量的比值。

二、填空题1 + e i 1 •水和土粒孔隙2•孔隙比减小3.压缩系数〉压缩模量E s E s -a4 •无侧向膨胀竖5.孔隙比压应力6.压缩性上下压缩性愈高7.并非压力变化范围&三9 .越大越小压缩e -■ pde10. 100kPa20CkPadp11. - - 2 0.1MPa J 0.^ - - 20.5M P a - 0.5M Pa12 .反13 .原状14.原状土侧限稳定后三、选择题1. A2. B3. B4. C 5 . B 6. C 7. B8 . C 9. A 10 . B四•判断题1.X 2 . V 3 . X 4 . V 5 . X 6 . V五、简答题1 •答：概念：建筑物荷载作用或者其它原因引起土中应力增加，会使地基土体产生变形，变形的大小与土体的压缩性有直接的关系。

土在压力的作用下，体积缩小的特性为土体的压缩性。

土的压缩变形原因：土的压缩变形主要是由于外荷载增加，导致地基土中附加应力增加，导致地基土中产生附加的有效应力，有效应力导致土颗粒之间相互错动而发生压缩变形，孔隙水压力不引起压缩变形，但孔隙水压力转化为有效应力后会产生压缩变形。

土中固体颗粒的压缩和土中水的压缩土中孔隙水和孔隙气体的排出2•答：土的压缩量的组成:土体压缩的实质：土体在外荷载作用下被压缩，土粒产生相对移动并重新排列，与此同时土体孔隙中局部水和气体被排出，从而引起孔隙体积减小。