土的压缩系数和压缩模量计算讲课讲稿

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。

基本概念：土的压缩系数和压缩模量
一、压缩模量：物体在受三轴压缩时应力与应变的比值。

实验上可由应力-应变曲线起始段的斜率确定。

径向同性材料的压缩模量值常与其杨氏模量值近似相等。

土的压缩模量指在侧限条件下土的垂直向应力与应变之比，是通过室内试验得到的，是判断土的压缩性和计算地基压缩变形量的重要指标之一。

二、概念：压缩系数：压缩系数，是描述物体压缩性大小的物理量。

通常可将常规压缩试验所得的e-p数据采用普通直角坐标绘制成e-p曲线，如图4-1所示。

设压力由p1增至p2，相应的孔隙比由e1减小到e2，当压力变化范围不大时，可将M1M2一小段曲线用割线来代替，用割线M1M2的斜率来表示土在这一段压力范围的压缩性，即：
式中a为压缩系数，MPa^(-1)；压缩系数愈大，土的压缩性愈高。

从图4-1可以看出，压缩系数a值与土所受的荷载大小有关。

工程中一般采用100～200 kPa压力区间内对应的压缩系数a1-2来评价土的压缩性。

即
a1-2<0.1 MPa^(-1)属低压缩性土；
0.1 MPa^(-1)≤a1-2<0.5 MPa^(-1)属中压缩性土；
a1-2≥0.5MPa^(-1)属高压缩性土。

三、压缩系数是室内验算试验中最直接得到的指标，是土力学所特有的指标之一。

压缩模量的定义主要是为了利用虎克定律而设置，工程中也比较习惯使用这一指标。

地基土变形模量及压缩模量计算方法1.工程实例某建筑物地基基础因天然地基承载力不能满足设计要求，故本工程采用换填垫层法进行地基处理，垫层材料采用级配良好的无侵蚀性碎石土材料，换填范围基础边每边扩出不小于1米，换填厚度不小于2.0m，压实系数不小于0.97，换填后地基承载力特征值不小于160kPa。

2.变形模量及压缩模量计算方法载荷试验的变形模量E0（MPa）和压缩模量ES（MPa），可按下式计算：①变形模量计算公式：EO =IO(1-u2)pd/s②压缩模量计算公式：ES =EO/[1-2u2/(1－u)]其中：EO—变形模量MPa；ES—压缩模量MPa；I-刚性承压板的变形系数，圆形承压板取0.785，方形承压板取0.886，矩形承压板当长宽比l/b=l.2 时，取0.809，当l/b= 2.0时，取0.626，其余可计算求得，但l/b不宜大于2；μ-土的泊松比（碎石土取0.27，砂土取0.30，粉土取0.35，粉质黏土取0.38，黏土取0.42）d-承压板直径（1平方米圆形承压板：d=0.565×2=1.13m；1平方米方形承压板：d=1m；2平方米圆形承压板：d=0.8×2=1.6m；2平方方形：d=1.415m）p-p-s曲线线性段的压力（kPa）s-与p对应的沉降（mm）3.变形模量及压缩模量计算过程依据地基静载试验得出地基承载力特征160kPa对应沉降量s为7.5mm；故该试验点变形模量及压缩模量分别为：①变形模量E O =IO(1-u2)pd/s=[0.785（1-0.27×0.27）×160kPa×1.13m]/7.5mm=17.544MPa；②压缩模量E S =EO/[1-2u2/(1－u)]=17.544MPa/[（1-2×0.27×0.27）/（1-0.27）]=14.993MPa。

土的压缩系数和压缩模量计算1000 xP2 - Pl0.623-0,545 1WUX 200- LOO土的压缩系数和压缩模量计算1.2 土的力学性质指标计算第一章1.2.1 土的压缩系数和压缩模量计算1.2 土的力学性质指标计算1,2.1 土的压端系數和压编模量计算第一节一、土的压缩系数计算一、土的坯乘数计算压堀系数表示土在单位压力F孔隸比的变化口適常用压蝠系敷来表示土的压缩性，其值由原状土的压端性试耋确定。

上的压歸系数可按下式计算*d 二100() X ? - ? (L-46)P1 ->i式中i ---- 土的压端系数(MP H-1);1000一单位换算系数；Pl\------ 固结压力(kPi)j“、吐-- 相对应于叶p2时的孔陳出口由式(1-46)知，压第系数1ft大” 土的压箱注亦愈大。

但土的压缩系数并不是常数, 而是随压力仞、加的数值的变牝而变化-在评价地基压缩性时，一般取= lOOkPa. 角=200虹抵并将相应的压缩慕数记柞引亦在《建策地基基础设计规范〉(GBJ 7-39) 中按厲“的尢小将地基的压蜡性划分为低、中、冑压第性三类：1.当时，为低压蜡性土：2.当0.1<a l^<0-5MPa_W i为中压SStt土：3•当^^>0.5时，为高压缩性土。

【例卜升工程地基土由室内压缩性试验知，当囲结压力^^lOOkPa时.孔隙比“-0.62矢^ = 2(»kP a时，t a= 0.548,试求土的压第杲数，并评价谨土层的压缩性高低◎(解】根据已知试验数据由式(W6)可求得土的压蜡系数为：= 0.75MPa_1因应计二0・75>乩5"內7,故知谏土层为高压第性土*Eg)第二节 二、土的压缩模量计算二咚土的压绸模研算工程上还常用室内试脸求压缩模SE ft ＞作为土的压缱性指榻。

土的压塘模量可按下 式计算*E. =(1-47)**式中E,——土的IE 编模量(MPa);“——地基土的天然(自重压力下)扎»Etja —从土的自重应力至土的自輩附加应力段的压SS 玉数由式(卜4了)知.虽轴模量写压缩系数相反”压绵模量愈大，土的压缩性億小；反 之，压箱模量愈小，上的压箔性愈大。