5第五章—土的压缩与固结.pptVIP

第五章 土的变形特性与地基沉降计算;主要内容;第1节 概述;地基的变形计算，通常假定地基土压缩不允许侧向变形。 目前计算地基变形的方法，首先是把地基看成是均质的线性变形体，从而直接引用弹性力学公式来计算地集中的附加应力，然后利用某些假设来解决成层土地基的沉降计算问题。;第2节 土的压缩特性 ;土的压缩性 是指土在压力作用下体积缩小的特性;土的压缩性主要有两个特点： （1）土的压缩主要是由于孔隙体积减小而引起。 （2）饱和粘性土中水的排除需要时间，而由于水的排出产生的压缩量是随时间变化的。这种压缩随时间增长的过程称为土的固结。 问题：压缩和固结有何不同？ ;二、室内压缩试验与土的压缩性指标;三联固结仪;刚性护环;2.e-p曲线;土的压缩曲线：; 2）、e～lgp曲线;式中：a称为压缩系数，即割线M1M2的坡度，以kPa-1或MPa-1计。e1，e2为p1，p2相对应的孔隙比。;压缩系数a是表征土压缩性的重要指标之一。在工程中，习惯上采用100kPa和200kPa范围的压缩系数来衡量土的压缩性高低。;;虽然压缩系数和压缩指数都是反映土的压缩性的指标，但两者有所不同。前者随所取的初始压力p1及压力增量(p2-p1)的大小而异，而后者在较高的压力范围内是常数。 问题：用压缩系数和压缩指数表示土的压缩性时要注意什么？ ;为了研究土的卸载回弹和再压缩的特性，可以进行卸荷和再加荷的固结试验。再压缩指数或回弹指数Cs。;（3）压缩模量和体积压缩系数 除了压缩系数和压缩指数之外，还常用到体积压缩系数mv、压缩模量Es 和变形模量E等。 体积压缩系数mv ：定义为土体在单位应力作用下单位体积的体积变化，其大小等于av /(1+e1)，其中，e1为初始孔隙比. 问题：为何mv＝ av /(1+e1)？;压缩模量Es ：定义为土体在无侧向变形条件下，竖向应力与竖向应变之比，其大小等于1/mv，即Es=σz /εz 。 Es的大小反映了土体在单向压缩条件下对压缩变形的抵抗能力。 问题：为何Es＝1/mv？ 变形模量E ：表示土体在无侧限条件下应力与应变之比，相当于理想弹性体的弹性模量，但是由于土体不是理想弹性体，故称为变形模量。E的大小反映了土体抵抗弹塑性变形的能力。;第三节 地基的最终沉降量计算;地基土在外力作用下的变形经历着三种不同的阶段，表现为三种类型的变形特征：瞬时变形 Sd、固结变形Sc 以及次固结变形 Ss，则地基的总变形量S应为: ;瞬时变形（瞬时沉降） ：在加荷瞬间，土中孔隙水来不及排出，孔隙体积没有变化即土体不产生体积变化，但荷载使土产生偏斜变形。这一种变形与地基的侧向变形密切相关，是考虑了侧向变形的地基沉降计算，在实用上可以用弹性理论的公式计算。 固结变形（固结沉降） ： 即孔隙水排出，孔隙压力转换成有效应力,土体逐渐压密产生的体积压缩变形。计算方法可采用分层总和法。;次固结变形（次固结沉降） ：这一变形阶段是在土中孔隙水完全排除，土固结已经结束以后发生的变形，目前认为这是土骨架粘滞蠕变所致;一、分层总和法;;e1i———由第i层的自重应力均值从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比 e2i———由第i层的自重应力均值与附加应力均值之和从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比;4.计算所需的基本资料;5.计算步骤 ●按比例绘出基础和地基剖面图； ●将基底以下地基土分为若干薄层，分层原则： ①厚度hi≤0.4b(b为基础宽度）； ②天然土层交界面及地下水位处须作为分层界面。 ;5.计算步骤;5.计算步骤确定压缩层厚度Zn：一般土：σzn≤0.2σcn软土：σzn≤0.1σcn 式中： σzn----压缩层下限处土的附加应力； σcn----压缩层下限处土的自重应力。 ;5.计算步骤;5.计算步骤;二、《规范》法 （ 应力面积法）;利用附加应力面积A的等代值计算地基任意深度范围内的沉降量，因此第i层沉降量为;地基沉降计算深度zn应该满足的条件;三、地基沉降计算中的有关问题;应力历史就是土体在历史上曾经受到过的应力状态。 固结应力是指能够使土体产生固结或压缩的应力。就地基土而言，能够使土体产生固结或压缩的应力主要有两种：其一是土的自重应力；其二是外荷在地基内部引起的附加应力。 我们把土在历史上曾受到过的最大有效应力称为前期固结应力，以pc表示；而把前期固结应力与现有有效应力poˊ之比定义为超固结比，以OCR表示，即OCR=pc/ poˊ。;图5-12 三种不同应力历史的土层示意图; 对于天然土，当OCR＞1时，该土是超固结土；当OCR=1时，则为正常固结土。如果土在自重应力po作用下尚未完全固结，则其现有有效应力poˊ