第5章 土的压缩性与地基沉降
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土的压缩性与地基沉降符号约定α1-2:土的压缩系数E s:土的压缩模量C c:压缩指数E0:土的变形模量μ:土的泊松比OCR:超固结比U:固结度一、土的压缩试验与压缩曲线室内侧限压缩试验(亦称固结试验)是研究土压缩性的最基本方法。
1、压缩曲线实验得到各级荷载p作用下对应的孔隙比e,从而可绘制出土的e-p曲线及e-lgp曲线:2、压缩系数在曲压缩试验所得的e-p曲线上,常以p1=100kPa、p2=200kPa及相对应的孔隙比e1和e2计算土的压缩系数:。
依α1-2可评价土的压缩性高低:为低压缩性土,为中压缩性土,为高压缩性土。
3、压缩模量土的压缩模量E s是表示土压缩性的又一指标,也采用室内侧限压缩试验获得,依E s可评价土的压缩性高低。
4、压缩指数在曲压缩试验所得的e-lgp曲线上,常出现直线段,直线段的斜率记作,称为压缩指数,在压力较大时为常数,不随压力变化而变化。
C c值越大,土的压缩性越高。
5、变形模量变形模量由现场静载试验确定。
,其中为土的泊松比。
二、基础沉降1、分层总和法计算最终沉降量分层总和法采用完全侧限条件下的压缩性指标计算沉降量,假定土层只发生竖向变形,不发生侧向变形。
求解步骤及注意事项:(1)分层:一般取0.4b或1~2m一层,地下水位线及土层界面应为分层界面;(2)求每一层顶面、底面的自重应力和附加应力,并分别求他们的平均值;(3)确定计算深度,对于一般土层,≤0.2;对于软土层,≤0.1。
(☆)(4)计算各层压缩量;(5)求和。
2、规范法计算最终沉降量略。
3、弹性理论法计算最终沉降量略。
三、地基变形与时间的关系1、地基最终沉降量的组成(1)瞬时沉降:加压之后即时发生的沉降,此时地基土只发生剪切变形,其体积还来不及变化。
(2)固结沉降:荷载作用下随着土孔隙中水分的逐渐挤出,孔隙体积相应减少而发生的沉降。
(3)次固结沉降:孔隙水压力消散后仍在继续缓慢进行的,由土骨架蠕变而引起的沉降。
第五章 土的压缩性与沉降计算§ 5.1 基本概念一、地基土在上部结构荷载作用下产生应力和变形⎩⎨⎧→→形状变形(剪破)体积变形(不破坏)zx yz xy z y x τττσσσ,,,,地基的竖直方向变形即为沉降三相土受力后的变形包括⎩⎨⎧排出土孔隙中的水和空气的,相互挤紧)土颗粒压缩(重新排列土体积减小的过程土体压缩性:指的是在压力作用下体积减小过程的特性,包括两个方面:1. 1. 压缩变形量的绝对大小(沉降量大) 2. 2. 压缩变形随时间的变化(固结问题)一、一、 工程意义地基的沉降有均匀沉降与不均匀沉降1. 1. 均匀沉降对路桥工程的上部结构危害较小,但过量的 均匀沉降也会导致路面标高的降低,桥下净空的减小而影响正常的使用。
2. 2. 不均匀沉降则会造成路堤的开裂,路面不平,超静定结构,桥梁产生较大的附加应力等工程问题,甚至影响其正常使用。
沉降计算是地基基础验算的重要内容,也是土力学的重要课题之一§5.2 研究土体压缩性的方法及变形指标一、一、 压缩试验与压缩性规律土体积的变小是孔隙体积变小的结果,研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法称为压缩试验。
对一般工程情况来说,或在压缩土层厚度比荷载面宽度小很多的情况下常用侧限压缩试验来研究土的压缩性。
试验室用以进行土的侧限压缩试验的仪器称为压缩仪(固结仪),如图5-1 所示 透水石以便土中水的排出传压活塞向土样施加压力。
由于环刀所限,增压或减压是土样只能在铅直方向产生压缩或回胀,而不可能产生侧向变形,故称为侧限压缩试验。
试验采用压缩仪进行压缩试验是研究土的压缩性最基本的方法,有上述已知,试样土粒本身体积是假定不变的,即()112211211,11,e h he e h e h v v s s +∆=∆+=+=,因此,试样在各级压力pi 作用下的变形,常用孔隙比e 的变化来表示。
(一)e-p 曲线的表示方法如右图所示е0a 曲线为压缩曲线 ab 曲线为减压曲线 ba’为才压缩曲线当在压的压力超过试样所曾经受过的最大压力后,其e-p 曲线很快就和压缩曲线的延长线重合如图a’c 所示。
土的压缩性和地基沉降计算土壤的压缩性和地基沉降计算是土木工程中一个重要的问题,与地基设计和结构安全密切相关。
本文将从土壤的压缩性和地基沉降计算的基本原理、方法以及在实际工程中的应用等方面进行探讨。
一、土壤的压缩性土壤的压缩性指的是土壤在受一定应力作用下发生体积变化的能力。
当土体受到应力作用时,其中的孔隙水和气体会逐渐排出,土体颗粒之间的接触点受到应力的作用,导致土体发生变形。
根据土壤的压缩性质,可以将土壤分为压缩性土和不压缩性土。
压缩性土的体积变化主要是由于土体颗粒重新排列和孔隙压缩导致的,而不压缩性土的体积变化主要是由于土体颗粒的破碎和溶解引起的。
压缩性土的压缩度是评价土壤压缩性的重要参数。
压缩度可以分为初始压缩度和终极压缩度。
初始压缩度是指土壤在施加一定压力之前的初始压缩变形,主要包括初始固结和微观结构的调整。
终极压缩度是指土壤在持续施加一定压力后,接触点进一步调整和颗粒重新排列导致的终极压缩变形。
二、地基沉降计算方法地基沉降计算是指在地基承受荷载的作用下,土壤发生压缩而导致的地基下沉。
地基沉降计算的目的是为了保证结构的安全和稳定,避免地基沉降过大导致结构沉降、损坏甚至倾斜。
地基沉降的计算方法主要分为经验公式法、理论计算法和实测法。
经验公式法是通过以往工程经验总结出的关于地基沉降与荷载、土壤性质等因素之间的经验关系进行计算。
理论计算法是基于土壤力学理论和压缩性原理,通过推导土壤压缩系数、土压力分布等参数,采用有限元分析或解析方法计算地基沉降。
实测法是通过在工程中实测地基沉降数据,将实测数据进行处理分析得到地基沉降。
在实际工程中,地基沉降的计算方法通常是综合应用经验公式法、理论计算法和实测法。
先根据经验公式估算地基沉降量的大致范围,然后根据工程实际情况选择合适的理论计算方法进行计算,最后在工程实施过程中结合实测数据进行验证和修正。
三、地基沉降计算的应用地基沉降计算在土木工程中有着广泛的应用。
首先,在地基设计中,地基沉降计算可以用于确定结构地基的稳定性和安全性,从而选择合适的地基改良方法。