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理学土力学土的压缩性

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土的压缩性

土的压缩性
WangXun
土的压缩性和地基沉降计算
土力学
第二节 研究土压缩性的试验及指标
一、室内侧限压缩试验及压缩模量
室内侧限压缩试验亦称固结试验。试验装置：压缩仪 压缩仪示意图： 荷载 加压活塞 刚性护环
透水石
环刀
土样
环刀内径通常有6.18cm和 8cm两种，截面积为30cm2 和50cm2，高度为2cm；
土的回弹-再压缩曲线
WangXun
土的压缩性和地基沉降计算
土力学 卸载段和再压缩段的平均斜率称为回弹指数或再压缩指 数Cs。 Cs=(0.1～0.2)Cc
土的压缩性减小 土体如果承受到比现在大的压 力，其压缩性将降低，也就是 说土的应力历史对压缩性有很 大影响
回弹指数
软土地基加固：堆载
WangXun

WangXun
土的压缩性和地基沉降计算
土力学
在e-lg p曲线可以得到两个压缩性指标： 压缩指数Cc 回弹指数Ce （1）压缩指数Cc
将e-lg p曲线直线段的斜率 用Cc来表示，称为压缩指数， 它是无量纲量：

压缩指数Cc与压缩系数α不同，它在压力较大时为常数， 不随压力变化而变化。 Cc值越大，土的压缩性越高，低压缩性土的Cc一般小于 0.2，高压缩性土的Cc值一般大于0.4。
WangXun
土的压缩性和地基沉降计算
土力学
6 4 2 3 5
0
α
(kPa)
1
1－载荷板 2－千斤顶 3－百分表 4－平台 5－枕木 6－堆重
s(mm)
地基土现场载荷试验p-s曲线
地基土现场载荷试验
WangXun
土的压缩性和地基沉降计算
土力学
2. 地基变形模量 在p-s曲线中，当荷载p小于某数值时，荷载p与载荷 板沉降之间基本呈直线关系。在这段直线关系内，可根 据弹性理论计算沉降的公式反求地基的变形模量E0： pb(1 2 ) E0

《土力学》第五章练习题及答案

《土力学》第五章练习题及答案

《土力学》第五章练习题及答案第5章土的压缩性一、填空题1.压缩系数a1－2数值越大，土的压缩性越，a1－2≥的土为高压缩性土。

2.考虑土层的应力历史，填方路段的地基土的超固结比比1 ，挖方路段的地基土超固结比比1 。

3.压缩系数越小，土的压缩性越，压缩模量越小，土的压缩性越。

4.土的压缩模量是土在条件下应力与应变的比值，土的变形模量是土在条件下应力与应变的比值。

二、名词解释1. 土的压缩性2.先期固结压力3.超固结比4.欠固结土三、单项选择题1.在下列压缩性指标中，数值越大，压缩性越小的指标是：（A）压缩系数（B）压缩指数（C）压缩模量（D）孔隙比您的选项（）2.两个性质相同的土样，现场载荷试验得到变形模量E0和室内压缩试验得到压缩模量E S之间存在的相对关系是：（A）E0=E S（B）E0＞E S（C）E0≥E S（D）E0＜E S您的选项（）3.土体压缩变形的实质是：（A）土中水的压缩（B）土中气的压缩（C）土粒的压缩（D）孔隙体积的减小您的选项（）4.对于某一种特定的土来说，压缩系数a1－2大小：（A）是常数（B）随竖向压力p增大而曲线增大（C）随竖向压力p增大而曲线减小（D）随竖向压力p增大而线性减小您的选项（）5.当土为超固结状态时，其先期固结压力ｐC与目前土的上覆压力ｐ1＝γh的关系为：（A）ｐC＞ｐ1（B）ｐC＜ｐ1（C）ｐC=ｐ1（D）ｐC=0您的选项（）6.根据超固结比OCR，可将沉积土层分类，当OCR ＜1时，土层属于：（A）超固结土（B）欠固结土（C）老固结土（D）正常固结土您的选项（）7.对某土体进行室内压缩试验，当法向应力p1＝100kPa时，测得孔隙比e1＝0.62，当法向应力p2＝200kPa时，测得孔隙比e2＝0.58，该土样的压缩系数a1－2、压缩模量E S1－2分别为：（A） 0.4MPa－1、4.05MPa（B）－0.4MPa－1、4.05MPa（C） 0.4MPa－1、3.95MPa（D）－0.4MPa－1、3.95MPa您的选项（）8.三个同一种类的土样，如果重度 相同，含水量w不同，w甲＞w乙＞w丙，则三个土样的压缩性大小满足的关系为：（A）甲＞乙＞丙（B）甲＝乙＝丙（C）甲＜乙＜丙（D）甲＜丙＜乙您的选项（）第5章土的压缩性一、填空题1.高、0.5MPa－12.小、大3.低、高4.有侧限、无侧限二、名词解释1.土的压缩性：土体在压力作用下，体积减小的特性。

土力学土的压缩性与固结理论

土力学土的压缩性与固结理论

z
1 E0
[ z
(
y
x)]
Es
z z
z
z
Es
1 E0
[
z
2k0
z
]
z
Es
β
E0
(1 2k0 )Es
(1
2
1 )Es
(1
2
2
1
)Es
E0 Es
三、土的弹性模量
土体地无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量，称为弹性 模量。
一般采用室内三轴压缩试验或单轴压缩无侧限抗压强度试验得到 的应力—应变关系曲线所确定的初始切线模量或相当于现场荷载 条件下的再加荷模量。
力的关系曲线，称为回弹 曲线。
回弹曲线bc并不沿压缩曲线回升，而要平缓得多，这 说明土受压缩发生变形，卸压回弹，但变形不能全部恢复，
其中可恢复的部分称为弹性变形，不能恢复的称为残余变 形。
若再重新逐级加压，则可测得再压缩曲线。土在重复
荷载作用下，在加压与卸压的每一级重复循环中都将走新
的路线，形成新的滞后环。
❖ （2） 压缩指数Cc 土体在侧限条件下孔隙比减小量与竖向有效压应力常用对数值增 量的比值，即e-lgp曲线中某一压力段的斜率。
Cc
lg
e1 p2
e2 lg
p1
Cc<0.2时， 低压缩土； 0.2≤Cc<0.4MPa-1时，中压缩性； Cc≥0.4时， 高压缩性土
❖ （3）压缩模量
是土体在完全侧限条件下，竖向附加应力与竖向应变的比值， 或称侧限模量，用Es表示。
E0
(1
2)
p1b s1
沉降影响系数 地基土的泊松比
b 承压板的边长或直径 s1 与所取定的比例界限p1相对应的沉降

土力学第五章土的压缩性

土力学第五章土的压缩性
天津城市建设学院土木系岩土教研室
5.2 固结试验及压缩性指标
土力学
5.2.1
固结试验和压缩曲线
5.2.2
土的压缩系数和压缩指数
5.2.3
土的压缩模量和体积压缩系数
5.2.4
回弹曲线和再压缩曲线
天津城市建设学院土木系岩土教研室
5.2.2
土的压缩系数和压缩指数
土力学
土的压缩系数：土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压力增 量的比值，即e-p曲线中某一压力段的割线斜率。 e e0 利用单位压力增量所引起得孔 e1 e2 M1
e1 e2 斜率Cc lg p2 lg p1
e-lgp曲线后压力段接近直线，
其斜率Cc为：
e1 e2 Cc e / lg( p2 / p1 ) lg p2 lg p1
同压缩系数一样，压缩指数Cc 值越大，土的压缩性越高。低 压缩性土的Cc值一般小于0.2， Cc值大于0.4为高压缩性土。
第5章 土的压缩性
土力学
5.1
5.2 5.3 5.4 5.5
概述
固结试验及压缩性指标 应力历史对压缩性的影响
土的变形模量
土的弹性模量
天津城市建设学院土木系岩土教研室
第5章 土的压缩性
土力学
5.1
5.2 5.3 5.4 5.5
概述
固结试验及压缩性指标 应力历史对压缩性的影响
土的变形模量
土的弹性模量
天津城市建设学院土木系岩土教研室
天津城市建设学院土木系岩土教研室
第5章 土的压缩性
土力学
5.1
5.2 5.3 5.4 5.5
概述
固结试验及压缩性指标 应力历史对压缩性的影响
土的变形模量

土力学 第4章 土的压缩性与地基沉降计算

土力学 第4章 土的压缩性与地基沉降计算

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

土力学第三篇

土力学第三篇

例题4 某厂房为框架结构，柱基底面为正方形， 边长 l=b=4.0m，基础埋深d=1.0m。上部结构传至基础 顶面的荷重P=1440kN。地基为粉质粘土，地下水位深 3.4m。土的压缩模量: 地下水位以上 Es1 5.5MPa ，地 下水位以下 Es2 6.5MPa ，试用“规范法”计算柱基 中点的沉降量。
2. 饱和土的渗流固结 （1） 饱和土的渗流固结
孔隙水排出；孔隙体积减小； 由孔隙水承担的压力转移到土骨架，成为有效应力。
（0
t u 0
3. 单向固结理论
单向固结是指土中的孔隙水只沿竖直方向渗流， 土体也只在竖向发生压缩。
（1） 单向固结微分方程及其解答
故受压层深度 zn 6m 。
cz
（8）计算各土层的压缩量
si
( 1
a e1
)i
zi
hi
（9）计算柱基最终沉降量
n
s si 16.3 12.9 9.0 6.1 44.3mm i 1
例题3 某厂房为框架结构，柱基底面为正方形， 边长 l=b=4.0m，基础埋深d=1.0m。上部结构传至基 础顶面的荷重P=1440kN。地基为粉质粘土，其天然
0 zi1
Aokaa zdz z i1 i1 0
故
si
Aaabb Esi
Aokbb Aokaa Esi
i zi
i1zi1
Esi
（3）si
1 （
Esi
i
zi
i
1
zi
）
1
=
1 Esi
( p0i zi
p0 i 1 zi 1 )
p0 Esi
(i zi
i 1 zi 1 )
n
（4）地基总沉降 s

土力学5-土的压缩性


e1e0H s10 1e0
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
e0 ds(1编w辑0p)pt w 1
《土力学》 第5章 土的压缩性
（3）压缩曲线（e-p曲线）的绘制
根据固结试验各级荷载pi相应的稳定 压缩量Si，可求得相应孔隙比ei
e0 e
孔隙
1
固体颗粒
eie0(1e0)S i/H 0
土卸压回弹，弹性变形可恢复，残余变形不能恢复；
△ 再压缩曲线cdf df段就像是ab段的延续；
e
原位压
A
缩曲线
在半对数曲线上存在同样 的现象。
回弹模量Ec：
土体在侧限条件下卸荷或再 加荷时竖向附加压应力与竖向 应变之比。
沉积过程
C
B
取样过程
压缩试 验
D
编辑ppt
p p(lg)
《土力学》 第5章 土的压缩性
土的固结：土体在外力作用下，压缩随时间增长的过程。 压缩性试验
室内试验方法——压缩试验 现场测试——荷载试验。
编辑ppt
《土力学》
第5章 土的压缩性
5.2 固结试验及压缩性指标
（一）固结试验及压缩曲线 （1）试验简介
变形测量 固结容器
透水石
试样
百分表 加压上盖 环刀 压缩 容器
护环
支架
备加 压 设章 土的压缩性
土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。
土的压缩可以只看做是土中水和气体从孔隙中被挤出； 土颗粒相应发生移动，重新排列，靠拢挤紧，土孔
隙体积减小； 饱和土则主要是孔隙水的挤出。
土的压缩变形的快慢与土的渗透性有关
透水性大的饱和无粘性上，完成压缩变形的过程短； 而透水性小的饱和粘性土，压缩变形稳定所需的时间长。

土力学 第5章 土的压缩性


e - logp曲线后段直线段的斜率 e1 - e 2 Cc = lg p 2 - lg p1 压缩指数C c 越大， 土的压缩性越大。 C c < 0.2低压缩性土 C c > 0.4高压缩性土
Cc是无量纲系数，同压缩系数a一样，压缩指数Cc值越大，土的压缩性 越高。 虽然压缩系数a 和压缩指数C 都是反映土的压缩性指标， 越高 。 虽然压缩系数 a 和压缩指数 C c 都是反映土的压缩性指标 ， 但两者有 所不同。 前者随所取的初始压力及压力增量的大小而异， 所不同 。 前者随所取的初始压力及压力增量的大小而异 ， 而后者在较高的 13 压力范围内却是常量，不随压力而变。 压力范围内却是常量，不随压力而变。
压缩指数： 土的固结试验的结果也可以绘在半对数坐标上 ， 即坐标横 压缩指数 ： 土的固结试验的结果也可以绘在半对数坐标上， 用对数坐标， 而纵轴e 用普通坐标， 由此得到的压缩曲线称为e lgp曲 轴 p 用对数坐标 ， 而纵轴 e 用普通坐标 ， 由此得到的压缩曲线称为 e ~ lgp 曲 在较高的压力范围内， lgp曲线近似地为一直线 曲线近似地为一直线， 线 。 在较高的压力范围内 ， e ~ lgp 曲线近似地为一直线 ， 可用直线的坡度 ——压缩指数 来表示土的压缩性高低， ——压缩指数Cc来表示土的压缩性高低，即 压缩指数C
3
5.2
土的压缩特性
一、土的压缩与固结 在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的现象称为压缩。 在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的现象称为压缩。 压缩 通常，土粒本身和孔隙水的压缩量可以忽略不计，在研究土的压缩 通常，土粒本身和孔隙水的压缩量可以忽略不计， 时，均认为土体压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果。 均认为土体压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果。

土力学-第5章 土的压缩性可编辑全文

以上理论关系，易受其他因素的影响：试样扰动、加荷速率、μ值精度
等。
变形模量和压缩模量的关系
第五章 土的压缩性——土的弹性模量
土的弹性模量定义是：在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量
确定方法：
室内三轴仪进行的三轴压缩试验
无侧限压缩仪进行的单轴压缩试验
弹性模量>变形模量>压缩模量
土的弹性模量
高压缩性土
0.5
中压缩性土
0.1-0.5
低压缩性土
<0.1
第五章 土的压缩性——固结试验及压缩性指标
e -P曲线
单向压缩试验的各种参数的关系
指标
a
mv
Es
a
1
mv(1+e0)
(1+e0)/Es
mv
a/(1+e0)
1
1/Es
Es
(1+e0)/a
1/mv
1
指标
第五章 土的压缩性——固结试验及压缩性指标
即临塑压力。
第Ⅲ段为塑性变形阶段，pl为极限压力
旁压试验及变形模量
p0
pm pf
压力p(kPa)
pL
第五章 土的压缩性——土的变形模量
旁压模量：
旁压试验的适用范围：
Ⅱ
Ⅲ
700
V(cm3)
0 + Δ
= 2(1 + )( +
)
2
Δ
Ⅰ
600
500
400
300
200
100
适用于碎石土、砂土、粉土、粘性土、
实，压缩性越小
沉积土的应力历史
第五章 土的压缩性——应力历史对压缩性的影响

土力学与基础工程-第五章 土的压缩性


Cu pc 0.11 0.0037 I p
C 式中， u -土的不排水剪 抗剪强度，kpa, I p-塑性指数

第三节 地基最终变形计算
一 单向分层总和法
1.基本假设

地基是均质、各向同性的半无限线性 变形体，可按弹性理论计算土中应力。 为了弥补假定 在压力作用下，地基土不产生侧向变 所引起误差，取 形，可采用侧限条件下的压缩性指标。 基底中心点下的
a12 / MPa
1
0.5 高压缩性
中压缩性
(2)土的压缩指数
e1 e2 Cc e / log( p2 / p1 ) log p2 log p1
(3)土的压缩模量
e1 e2 推导：H H1 1 e1
e ap
ap H H1 1 e1
Es p 1 e1 H / H 1 a
pc p0
pc p0
OCR<1：欠固结
相同 p0 时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小
e
e
e
p
p
p0 pc p c p0
p
z z p0 pc OCR 1
正常固结状态
pc p0 OCR 1
pc p0 OCR 1
超固结状态
欠固结状态
先期固结压力 pc 的确定
dt时段内：
孔隙体积的变化＝流出的水量
q q qdxdydz q dz dxdydz dxdydzdt z z Vv e 1 e dxdydz dt dxdydzdt t t 1 e 1 e t
系数）
k0

1
( 土的泊松比）
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参阅：(1) 徐芝伦著，《弹性力学》，高等教育出版社，1990。 (2) 吴家龙编著，《弹性力学》，同济大学出版社，1993。
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
沉降：在建筑物荷载作用下，地基土由于压缩而
引起的竖向位移称为沉降。 建筑物地基沉降包含两方面的内容： 一、最终沉降 二、固结沉降与时间的关系
本章内容：
一、地基土压缩性指标及其测定方法 二、分层总和法和应力面积法 三、太沙基一维固结理论
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
Kiss
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
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
基坑开挖，引起阳台裂缝
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
工程实例
墨西哥某宫殿
问题： 沉降2.2米， 且左右两部分 存在明显的沉 降差。左侧建 筑物于1969年 加固。
左部：1709年；右部：1622年；地基：20多米厚的粘土
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
沉降具有时间效应－沉降速率
饱和土体在外力作用下，压缩随时间增长的过程，称为土的固结。
概述
第四章土的压缩性与地基沉降计算
压缩性 测试
最终 沉降量
室内试验
室外试验
侧限压缩、三轴压缩等 荷载试验、旁压试验等
较复杂应 力状态？
一维压缩 简化条件
§4.1 土的压缩性测试方法 §4.2 一维压缩性及其指标
修正 复杂条件下的计算公式
建筑物上部结构产生附加应力
地基厚度
土的特点 （碎散、三相）
沉降具有时间效应－沉降速率 影响结构物的安全和正常使用
概述
第四章土的压缩性与地基沉降计算
土具有压缩性： 土体在外力作用下体积减小的特性。
土压缩通常有三部分：
（1）固体土颗粒被压缩。 （2）土中水及封闭气体被压缩。 （3）水和气从孔隙中挤出。
修建新建筑物：引起原有建筑物开裂
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
§4.3 地基的最终沉降量计算
沉降 速率
一维固结 三维固结 §4.4 饱和土体的渗流固结理论
主线、重点：
一维问题！
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
§4.1 土的压缩性测试方法 §4.2 一维压缩性及其指标 §4.3 地基的最终沉降量计算 §4.4 饱和土体的渗流固结理论
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
内容简介：
土的压缩性指标及其测定方法。 天然地基沉降计算的分层总和法和应力面积法。 沉降与时间关系问题－太沙基一维固结理论。
土的压缩性分析是地基沉降计算的基础， 地基沉降计算、地基固结度计算是地基基 础设计的主要内容。
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
学习目标 学习基本要求 参考学习进度 主要基础知识
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
对于饱和土来说，土的压 缩主要是孔隙水般压力 100~600kPa下可忽略。
土的压缩主要是孔隙 中一部分水和空气被 挤出，封闭气泡被压
缩。
概述
第四章土的压缩性与地基沉降计算
土具有压缩性： 土体在外力作用下体积减小的特性。
土的压缩表现为竖向变形和横向变形，以竖向变形为主。 土的压缩变形快慢与土的渗透性有关。
学习目标
在学习土的压缩性指标确定方法的基础 上，掌握地基最终沉降量计算原理和地 基固结问题的分析计算方法。
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
1．掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法 2．掌握地基最终沉降量计算方法 3．熟悉不同应力历史条件的沉降计算方法 4．掌握有效应力原理 5．掌握太沙基一维固结理论 6．掌握地基沉降随时间变化规律
参考学习进度
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
地基最终沉降量计算的弹性理 论法
0.5
1.0
分层总和法与应力面积法
1.5
1.5
太沙基一维渗流固结理论
1.0
1.0
地基的固结度
1.0
1.0
合计
6.0
6.0
主要基础知识
土中自重应力计算 土中附加应力计算 弹性力学基础知识
建筑物立面高差过大
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
建筑物过长：长高比7.6:1
概述
第四章土的压缩性与地基沉降计算
土具有压缩性 荷载作用 地基发生沉降
荷载大小 土的压缩特性
一致沉降 差异沉降 （沉降量） （沉降差）