土的压缩性剖析.pptx

3.3 土的压缩性 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 地基厚度 一致沉降 （沉降量） 差异沉降 （沉降差） 建筑物上部结构产生附加应力 影响结构物的安全和正常使用 土的特点 （碎散、三相） 沉降具有时间效应－沉降速率 土体压缩的原因 孔隙中水和气体的压缩 土颗粒本身的压缩 孔隙中水和气体的排出 试验证明：水不能被压缩，因此土的压缩是水、空气所占孔隙体积减小 土的渗透固结与土体压缩过程分析 渗透固结 -------将土体孔隙中的水排出的压缩过程 自由水排出 剩下的水和土体共同承担压力—------压力分担 有效压力 孔隙水压力 土骨架承担的压力-- 在压力下土体之间产生摩擦，使土具有抗剪强度 孔隙水承担的压力— 不改变土粒的体积、位置，土体不变形，属中性压力 土在荷载作用下产生的沉降 土的压缩（固结）试验 环刀：试验时将切有土样的环刀置于刚性护环中，由于金属环刀及刚性护环的限制，使得土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。 透水石：土样受压后排出孔隙水的两个界面。 百分表：土样产生的压缩量可通过百分表量测。 传压板：用于将竖向压力传给土样。 侧限压缩试验示意图 逐级加荷进行试验，常用的分级加荷量p为： 50 kPa , 100 kPa , 200 kPa , 300 kPa , 400 kPa。 试验过程 孔隙比计算 根据公式 msg/vs= msg/A hs 推出：hs= msg/ Aγs 假设在压缩过程中土粒体积VS保持不变，所以压缩前后hs 不变。 ①求hs ②计算e0及ei 土样在Pi作用下，压缩变形稳定后： 土样的高度由原来的H缩小为hi=H-ΔHi 土样的孔隙比由原来的e0变成Pi作用下的ei ? 根据公式：e0=VV/ vs= （A H- A hs）/ A hs=( H- hs)/ hs 同理：ei=(hi- hs )/ hs= hi/ hs-1 压缩曲线 根据上式即可得到各级荷载p 下对应的孔隙比e，从而可绘制出土样压缩试验的e-p 曲线 ①压缩曲线：反映土的压缩性质 比较土样A、B的压缩性高低 ②压缩系数α,单位：MPa-1 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。 土的压密定律公式： α=tanβ=Δe/ΔP=(e1-e2)/( P2-P1) a1-20.1 MPa-1 属低压缩性土； 0.1 MPa-1≤a1-20.5 MPa-1 属中压缩性土； a1-2≥0.5 MPa-1 属高压缩性土。 （4）压缩系数---α0.1~0.2 为便于比较，取P1=0.1MPa，P2=0.2MPa 范围内确定土的压缩系数 用α0.1~0.2表示。 评价土的压缩性指标： 例题 练习 压缩模量Es Es可以表示土的压缩性 Es值愈大，土愈不容易压缩 Es值愈小，土愈容易压缩 为了便于计算比较，规定P1=0.1，P2=0.2时所得的Es（0.1~0.2）作为判断土压缩性的另一指标 结论： E s（0.1~0.2）15MPa 为压缩性土 4MPa ≤ Es（0.1~0.2） ≤15MPa 为中低压缩性土 Es（0.1~0.2）4MPa 为高压缩性土 Es（0.1~0.2）=( 1+ e1) /α（0.1~0.2） 例题 练习 减小地基不均匀沉降的措施 地基沉降实例 ---见视频 施工措施 1、上部结构采用轻质材料，尽量减轻上部结构自重 轻质隔墙板 2、地基中有软弱下卧层时，加大基础埋深 3、妥善处理好局部软弱土层，预先对地基进行加固处理 强力夯实---见视频 砂石桩 4、调整基础形式 柱下条形基础 筏形基础 箱形基础 5、避免复杂的平面布置，避免同一建筑物各组成部分的高度及作用荷载相差过多 斜拉桥—承压塔 6、在可能产生较大差异沉降的位置或分期施工的连接部位外设置沉降缝 7、在砖石承重结构墙内设置钢筋混凝土圈梁 8、防止施工中开挖基坑、降水等不当，恶化地基土工程性质 9、对高差较大、重量差异较多的建筑物相邻部位采用不同的施工进度，先施工荷载大的部分，后施工