土力学课件2011-5-土的压缩性.ppt

第五章 土的压缩性和地基沉降计算 §5.1 概述 §5.2 固结试验与压缩性指标 §5.3 应力历史对压缩性的影响 §5.4 土的变形模量 §5.5 土的弹性模量 主要内容 土的压缩性是反映土的孔隙性规律基本内容之一 土的压缩和固结（压密）的定义。 计算地基变形时，必须取得土的压缩性指标，无论采用室内试验或原位测试来测定压缩性指标，力求试验条件与土的天然应力状态及其在外荷载作用下的实际应力条件相适应。 主要内容 室内试验测定土的压缩性指标，常用不允许土样侧向膨胀的固结试验，有其简单操作和实用价值。 原位测试测定土的压缩性指标，常用现场载荷试验，它是一项基本的原位测试。 现场载荷试验和其他原位测试与室内试验比较，可以避免钻探、搬运和室内操作的土样受到应力释放和扰动。 主要内容 先介绍室内固结试验及压缩性指标，包括应力历史对土的压缩性的影响， 再介绍现场载荷试验测定土的变形模量， 最后介绍室内三轴压缩试验测定土的弹性模量。 掌握 掌握室内固结试验e-p曲线和e-lgp曲线测定土的压缩性指标； 应力历史对土的压缩性的影响； 熟悉和了解 熟悉 现场载荷试验测定土的变形模量； 了解 室内三轴压缩试验测定土的弹性模量。 §5.1 概述 §5.2 固结试验与压缩性指标 一、压缩试验 1.压缩仪示意图 2.e-p曲线 二、压缩性指标 1.压缩系数a 2、压缩指数 3.压缩模量Es 定义：土体在侧限条件下体积应变与竖向压应力增量的比值。即： 现场压缩曲线的推求 现场压缩曲线的推求 现场压缩曲线的推求 浅层平板载荷实验及变形模量 变形模量—土体在无侧限条件下，竖向应力与竖向应变的比值。 试验设备 加荷稳定装置 反力装置 观测装置 载荷试验示意图 载荷试验结果分析图－地基土的变形模量 试验原理 变形模量E0计算 5.4.4 变形模量（ E0 ）与压缩模量（ Es ）的关系 如果假定土体的应力应变符合线性关系（弹性体），根据广义虎克定律可以证明E0与Es之间有以下关系： 5.4.4 变形模量（ E0 ）与压缩模量（ Es ）的关系 μ也可根据土的侧压力系数K0（三轴试验确定）进行计算。 土的弹性模量 定义:土体在无侧限条件下瞬时压应力与压应变的比值。 三轴压缩试验确定土的弹性模量 变形模量E0 （4-9） 5 土的压缩性 5.4 土的变形模量 5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量 ω—沉降影响系数，对刚性承压板应取ωr=0.886（方形压板）或0.785（圆形压板）。 b—承压板的边长或直径（m）。 p1—所取定的比例界限荷载（kpa） s1—与所取定的比例界限荷载p1相对应的沉降，有时p~s曲线不出现起始的直线段，可取s1=(0.010~0.015) b (低压缩性土取低值，高压缩性土取高值) 5 土的压缩性 5.4 土的变形模量 5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量 5 土的压缩性 5.4 土的变形模量 5.4.2 深层平板载荷试验及变形模量 5.4.3 旁压试验及变形模量 自学 μ可由土力学试验中的三轴试验测定 μ一般＜0.5 ；∴β一般＜1 ；即β=0~1 故 E0 ＜ Es 5 土的压缩性 5.4 土的变形模量 广义虎克定律 E0的准确值应由载荷试验确定 5 土的压缩性 5.4 土的变形模量 5 土的压缩性 5.5 土的弹性模量 * * 主要内容 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性 压缩量的组成 固体颗粒的压缩 土中水的压缩 空气的排出 水的排出 占总压缩量的1/400不到，忽略不计 压缩量主要组成部分 说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果 无粘性土 粘性土 透水性好，水易于排出 压缩稳定很快完成 透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间 土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程 研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称固结试验 三联固结仪 刚性护环 加压活塞 透水石 环刀 底座 透水石 土样 荷载 注意：土样在竖直压力作用下，由于环刀和刚性护环的限制，只产生竖向压缩，不产生侧向变形 研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律 Vv＝e0 Vs＝1 H0/(1+e0) H0 Vv＝e Vs＝1 H1/(1+e) p H1 s 土样在压缩前后变形量为s，整个过程中土粒体积和底面积不变 土粒高度在受压前后不变 整理 其中 根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线，为压缩曲线 p 5 土的压缩性 5.2 固结实验及压缩性指标 5.2.1 固结试验和压缩曲线 适用条件：大面积均布荷载，或土层不太厚。 试验仪器：压缩仪（固结仪）。 试验过程：如图示。 试验结果