第04章土的压缩性与地基沉降

第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
学习基本要求
内 容
学时A（36学时制）
学时B（54学时制）
室内压缩试验与压缩性指标
1.5
1.5
现场载荷试验与指标
0.5
0.5
第四章土的压缩性与地基沉降计算
学习目标
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学习基本要求
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参考学习进度
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轴向应变
主应力差
室内三轴试验
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 一维压缩性及其指标
一、e – p 曲线
0
100
200
300
400
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
压缩系数，kPa-1，MPa-1
1
e0
侧限压缩模量,kPa ,MPa 侧限变形模量
固体颗粒
孔隙
体积压缩系数， kPa-1 ，MPa-1
P(kPa)
Kiss
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation 由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
第四章土的压缩性与地基沉降计算

，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性 愈高。工程上，自重应力P1增加到外荷作用土
中应力P2(自重与附加应力之和)
为了便于应用和比较，通常采用压力由P1＝100kPa增加到P2 ＝ 200kPa时所得的压缩系数a1-2来评定土的压缩性：
a1-2 <0.1 MPa-1时，低压缩性土 0.1≤a1-2 <0.5MPa-1时，中压缩性土 a1-2 ≥0.5MPa-1时，高压缩性土 Cc <0.2时，低压缩性土 Cc≥0.4时，高压缩性土
依侧限压缩试验原理可知： 土样压缩前后试样截面积A不变， 土粒体积不变，即VS0＝VS1，则有
e-p 曲线确定压缩系数
H0 H0 S S ei e0 (1 e0 ) 1 e0 1 ei H0
（4-2）

常规试验中，一般按P=100kPa、200kPa 、 300kPa 、 400kPa 四级加荷，测定各级压力下的稳定变形量 S ， 然后由式（4-1）计算相应的孔隙比e 。
3.5 土的压缩性
如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本身的 自重应力，而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的附 加应力作用，这都将导致地基土体的变形。 土体变形可分为：体积变形和形状变形。 本章只讨论由正应力引起的体积变形，即由于外荷载导致地基内 正应力增加，使得土体体积缩小。 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。
缩量，然后累加得总沉降量。
计算步骤
1.确定沉降计算深度范围内的分层界面


沉降计算分层面可按下述原则确定： 第一，不同土层的分界面与地下水位 面; 第二，每一分层厚度不大于基础宽度 的0.4倍。

变形测量 固结容器
百分表
加压上盖
透水石
环刀 压缩
容器
加
压
试样
护环
支架
设 备
《土力学》 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
（2）利用受压前后土粒体积不变和土样截面面积不变两个
条件，可求土样压缩稳定后孔隙比ei
受压前
:VS
(1
e 0
)

H
0
A
受压后:VS (1 e1) H1A
Vs
H 0
A
《土力学》 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
土的固结状态对土的压缩性的影响：
在压力p作用下的地基沉降值si： 正常固结土为s1； 超固结土为s2； 欠固结土为s3。
则有：s2＜s1＜s3
《土力学》 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
pc卡萨格兰德法
① 在e–lgp坐标上绘出试样
的室内压缩曲线； ② 找出压缩曲线上曲率最
Cc

lg
e1 p2
e2 lg
p1

e1 e2 lg p2
p1
一般认为：
cc＜0.2时， 为低压缩性土； cc=0.2～0.4时，属中压缩性土； cc＞0.4时， 属高压缩性土。
图5-6 由e-lgp曲线确定压缩系数cc
《土力学》
第4章 土的压缩性与ຫໍສະໝຸດ 基沉降计算（5）土的回弹与再压缩曲线
H1
A
1e 1e
0
1
受压前后Vs，A不变
H0 H1 H0 s1 1 e0 1 e1 1 e1

e1

e0

s1 H0
1
e0

式中 e0 为土的初始孔隙比，可由土的三个基本实验指标求得，即

土的压缩性…16 土的压缩性…16
土的类型 泥炭 塑性粘土 硬塑粘土 较硬粘土
变形模量(kPa) 变形模量(kPa) 100~500 500~4000 4000~8000 8000~15000
土的类型 松砂 密实砂 密实砂砾石
变形模量(kPa) 变形模量(kPa) 10000~20000 50000~80000 100000~200000
1－承压板 2－千斤顶 3－百分表 4－平台 5－支墩 6－堆载
地基土现场载荷试验图
土的压缩性…13 土的压缩性…13
土的变形模量：土体在无侧向约束条件下， 土的变形模量：土体在无侧向约束条件下，竖向应力与竖向应变的比 竖向应变中包括弹性应变和塑性应变，称之为变形模量。 值。竖向应变中包括弹性应变和塑性应变，称之为变形模量。
土的压缩性…15 土的压缩性…15
σ Es = z εz
εx = εy = εz = σx
E0 −
压缩模量定义
µ
εz =
σz
Es
竖向应变
σ x τ xy τ xz [σ ] = τ yx σ y τ yz τ zx τ zy σ z
σy
E0
σz
E0
(σ y + σ z ) E0 µ − (σ z + σ x ) E0 µ − (σ x + σ y ) E0
三向受力情况下的应变
σx =σy =
µ
1− µ
2µ 2 σ z ε z = (1 − ) 1 − µ E0
σz

σ x 0 0 [σ ] = 0 σ y 0 0 0 σz
ε 侧限条件下，x = ε y = 0 的应变 侧限条件下，