土力学与基础工程课件作者务新超魏明1-4章节第四章节.pptVIP

土的压缩性及变形计算 第四章 《土力学与基础工程》电子教案 制作：务新超 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 地基压缩层厚度 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－固结过程 压缩性 测试 最终 沉降量 一维压缩 一维固结 沉降 速率 三维固结 修正 复杂条件下的计算公式 简化条件 主线、重点：一维固结问题！ §4.1 土的压缩性 §4.2 地基沉降量计算 §4.3 饱和粘性土地基的单向渗透固结理论 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？ 工程实例 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。 墨西哥某宫殿 左部：1709年；右部：1622年；地基：20多米厚的粘土 接触 由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触 基坑开挖，引起阳台裂缝 修建新建筑物：引起原有建筑物开裂 高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除 建筑物立面高差过大 建筑物过长：长高比7.6:1 §4土的压缩性及变形计算 第一节 土的压缩性 第二节 地基沉降量计算 第三节 饱和粘性土地基的单项渗透固结理论 土在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性。 土体被压缩的第一个可能是三相组成中的土粒、水、空气本身被压缩 在一般工程压力（100-600kPa）作用下，固体矿物颗粒和水的压缩量不到土体总压缩量的1/400 工程上可以忽略不计。 §4.1 土的压缩性 一、基本概念 土被压缩的第二可能是土体结构变化，土粒之间产生相对移动而靠拢，使孔隙体积减小，孔隙中的水或气被排出，从而引起土体体积减小。 土体压缩的实质 是土颗粒之间产生相对移动而靠拢，使土体孔隙减小所致。 土的压缩过程需要一定的时间才能完成，这种与时间有关的压缩过程称为土的固结。 §4.1 土的压缩性 二、压缩试验及压缩性指标 水槽 内环 环刀 透水石 试样 传压板 百分表 施加荷载，静置至变形稳定 逐级加大荷载 测定： 轴向应力 轴向变形 试验结果： p3 （一）压缩试验 利用受压前后土粒体积不变和土样横截面面积不变的两个条件，得出： 土样压缩稳定后孔隙比ei （一）压缩试验 应力应变关系——以某种粘土为例 非线性 弹塑性 侧限变形模量： e e~p曲线 e~lgp曲线 p（kPa） 压缩试验成果表示方法 e - p曲线有关指标 e p（kPa） （二）压缩性指标 压缩系数，KPa-1，MPa-1 侧限压缩模量,KPa ,MPa 侧限变形模量 固体颗粒 孔隙 体积压缩系数， KPa-1 ，MPa-1 Δp 压缩系数，kPa-1 a1-2常用作比较土的压缩性大小 土的类别 a1-2 (MPa-1) 高压缩性土 0.5 中压缩性土 0.1-0.5 低压缩性土 0.1 单向压缩试验的各种参数的关系 指标 指标 a mv Es α 1 mv(1+e0) (1+e0)/Es mv a/(1+e0) 1 1/Es Es (1+e0)/a 1/mv 1 e~lgp曲线有关指标 压缩指数 e~p曲线缺点： 不能反映土的应力历史 特点：有一段较长的直线段 指标： e~lgp曲线 e Ce 回弹指数（再压缩指数） Ce Cc，一般Ce≈0.1-0.2Cc lgp 土的回弹曲线及再压缩曲线 先期固结压力 先期固结压力：历史上所经受到的最大压力pc（指有效应力） p0= cz= z：自重压力 pc= p0= cz：正常固结土 pc p0= cz：超固结土 pc p0= cz：欠固结土 OCR=1：正常固结 OCR1：超固结 OCR1：欠固结 相同σcz 时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小 超固结比： 超固结比 A B C D m rmin 1 2 3 先期固结压力pc的确定：Casagrande 法 (f) B点对应于先期固结压力pc (b) 作水平线m1 (c) 作m点切线m2 (d) 作m1,m2 的角分线m3 (e) m3与试验曲线的直线段交于点B (a) 在e-lgp压缩试验曲线上，找曲率最大点 m pc §4土的压缩性及变形计算 §4.1 土的压缩性 §4.2 地基沉降量的计算 §4.3 饱和粘性土地基的单向渗流固结理论 §4.2 地基最终沉降量计算 最终沉降量S∞： t∞时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量，不考虑沉降过程。 不可压缩层 可压缩层 σz=p p 二、分层总和法计算地基最终沉降量 一、弹性理论计算地基最终沉降量 三、应力面积法计算地基沉降 §4.2 地基最终沉降量计算 一、弹性理论法计算地基沉降量 （一）基本假设 ①地基是均质、各向同性、线弹性的半无限体；②基础整个