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土的变形性质及地基沉降计算 内蒙古科技大学 建筑与土木工程学院 第一节 土的压缩性 一、基本概念 1、土的压缩性：地基土在压力作用下体积减小的特性。土体积缩小包括三个方面： ①土中水、气从孔隙中排出，使孔隙体积减小；②土颗粒本身被压缩; ③土中水及封闭在土中的气体被压缩 。由于在一般的压力作用下，土粒（土的固相）和水（土的液相）的压缩量与土的总压缩量相比十分微小，故可近似认为土粒和水是不可压缩的。 2、固结：土的压缩随时间增长的过程称为固结。 在荷载作用下，饱和土体中产生超静孔隙水压力，在排水条件下，随着时间发展，土体中水被排出，超静孔隙水压力逐步消散，土体中有效应力逐步增大，直至超静孔隙水压力完全消散，这一过程称为固结。 对于透水性大的无粘性土，其压缩过程在很短时间内就可以完成。而透水性小的粘性土，其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。 二、压缩试验和压缩性指标 （一）压缩试验和压缩曲线 1、侧限压缩试验 压缩仪简图 在压缩过程中只发生竖向变形,不发生侧向变形的试验叫侧限压缩试验. 2、变形表达式（孔隙比计算） 假定：受压前后土粒体积不变、土样横截面面积不变。 三、土的压缩曲线与压缩性指标 (一).土的压缩曲线 压缩曲线（e-p曲线） 压缩曲线（e-lgp曲线） (二).土的压缩性指标 (1)土的压缩系数 a:土的压缩系数， p1：一般指土中自重应力； p2：自重应力加附加应力； e1：相应于p1下压缩稳定 后的孔隙比； e2：相应于p2下压缩稳定 后的孔隙比。 a切线斜率的绝对值（理论上的，反映某压力下土的压缩性）。 e-p曲线愈陡,说明土的压缩性愈高。所以，曲线上任意一点的切线斜率a就表示了相应于压力作用下土的压缩性,为了便于应用，通常采用压力由p1=100kPa增加到p2=200kPa时所得到的压缩系数a1-2。 a1-20.1 Mpa-1 属低压缩性土。 0.1≤a1-20.5 Mpa-1 属中压缩性土。 a1-2≥0.5 Mpa-1 属高压缩性土。 压缩性评价： (二)土的压缩指数Cc 由e~lgp曲线得到。土的e~lgp曲线的后段接近直线，直线的斜率的绝对值。 压缩指数越大，反映土的压缩性越高。 低压缩性土； 中压缩性土 高压缩性土。 与压缩系数的区别? 压缩系数随着起始压力和压力增量的不同而不同,因此必须规定起始压力和同一压力变化范围,常用a1-2 作为判断土压缩性的标准;而压缩指数由于选用的坐标不同,它是e~lgp曲线后段(压力较大)部分的直线斜率,在很大范围内是常数,所以Cc并不随压力变化范围而异. (三).压缩模量Es 压缩模量：土在完全侧限条件下的竖向附加应力增量与相应的应变增量之比。 Es越小，表示土的压缩性越高。 　　　　　Es4MPa 高压缩性土 　　　　　Es=4MPa-15MPa 中压缩性土 　　　　　Es15MPa 低压缩性土 4.回弹曲线和再压缩曲线 在室内压缩试验过程中，如加压到某一值pi后，逐级进行卸压 ，则可观察到土样的回弹。若测得其回弹稳定后的孔隙比，则可绘制相应的孔隙比与压力的关系曲线，即回弹曲线。由于回弹曲线与原来的压缩曲线并不重合，说明土的压缩变形是由可以恢复的弹性变形和不可恢复的残余变形两部分组成的，并以残余变形为主。 如重新逐级加压，则可测得土样在各级荷载下再压缩稳定后的孔隙比，从而绘制再压缩曲线。 (四)、土的变形模量 变形模量E0 指土体在无侧限条件下的应力与应变的比值. 1.以载荷试验测定变形模量 与压缩模量的主要区别? ω—沉降影响系数 μ—地基土的泊松比 b—承压板的边长或直径 s—与所取定的比例界限P相对应的沉降 用载荷试验来测定土的变形模量，费时、费力，且费用较高，对于深层土的试验结果可靠性较差。现应着重发展现场快速测定变形模量的方法（旁压试验、触探试验等）。 弹性模量E:土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变增量,由室内三轴反复加卸载的不排水试验求得. 模量的选用 地基土的压缩性 压缩模量Es 分层总和法或规范推荐公式计算地基最终沉降量 变形模量Eo — 弹性理论方法计算地基沉降量 考虑不同变形阶段的瞬时沉降计算 弹性模量E 计算高耸结构物风荷载作用下