5土的压缩性汇总

第五章土的压缩性CompressionCharacteristics黑龙江大学建筑工程学院主要内容5.1概述5.2固结试验及压缩性指标5.3应力历史对地基沉降的影响5.4土的变形模量5.1概述1、压缩性大2、土产生压缩的外因建筑、水位、振动、温度、湿陷性3、土产生压缩的内因（1）固相本身压缩；（2）液相本身压缩；（3）气相的压缩；（4）水、气的排出。4、饱和土体的压缩过程——排水固结，有效应力增加，孔隙压力减小的过程。5、土的压缩需要一定时间5.2固结试验及压缩性指标一、固结试验和压缩曲线2.试验方法——与实际的近似性1.侧限条件：限制侧向变形，仅允许竖向变形（一）压缩试验（二）压缩曲线1.以横坐标表示有效应力，纵坐标表示孔隙比eVVVVVVVessssv1•土样的压缩变形为孔隙体积的减小；•土样压缩前后土颗粒的体积不变212211111esHeHeH)1(1112eHsee111sHHe12111eesHes2.试验结果（孔隙比）的推导二、土的压缩系数和压缩指数一般曲线的变化规律陡缓不同的曲线割线的斜率—压缩系数21122121eeeeeappppp1、压缩系数实际应用中—地基某深度处土中竖向自重应力—地基某深度处自重与附加应力之和1p2p取压力为100kPa至200kPa这段曲线的斜率—a1-2112121000200100eeaMPa1121121120.10.10.50.5aMPaaMPaaMPa低压缩性土中压缩性土高压缩性土根据a1-2的大小评价土的压缩性2、压缩指数式中：e1，e2分别为p1，p2所对应的孔隙比。定义：土试样在侧限条件下，竖向应力增量与相应应变增量的比值1/sppEsH12112111221111111HHHseeesHHeeeeeeap111apsHeaeEs11三、土的压缩模量四、土的回弹曲线和再压缩曲线Cs—回弹指数1、正常固结一、沉积土的应力历史2、超固结土3、欠固结土1.先期固结压力土层在历史上曾经经受的最大固结压力，用表示cpcczpcczpcczp超固结比OCR：土的先（前）期固结压力现在土层所受的自重应力(c)(b)(a)现在地面现在地面剥蚀前地面现在地面Pc=σczPcσczPcσczhhhhchcσcz=γhσcz=γhσcz=γh5.3应力历史对地基沉降的影响2、前期固结压力的确定(1)绘制e-lgp曲线，找出曲率半径最小的一点A；elgppc123AB(2)过A点作切线A2及平行于横坐标的水平线A1；(3)作A1A2的角平分线A3；(4)将曲线后段的直线部分反向延长与分角线A3交于B点。(5)B点所对应的有效应力即为pc二、现场原始压缩曲线及压缩性指标1、正常固结土样的扰动对压缩性的影响室内试验曲线经修正后得出的符合现场土体孔隙比与有效应力的关系曲线。2、正常固结土的原始压缩曲线3、超固结土样的扰动对压缩性的影响4、超固结土的原始压缩曲线对于欠固结土，在自重作用下尚未稳定，只能近似地按正常固结土的方法求原始压缩曲线。1、正常固结土样的扰动对压缩性的影响(1)绘制室内试验曲线及B点，核实为正常固结土；(2)确定D点横坐标为现场自重应力,p=pc纵坐标为现场孔隙比,e0作水平线交前期固结压力于点D,代表土现场状况一点；(3)确定c点作水平线e=0.42e0交曲线于点C，DC连接即为所求现场原始压缩曲线；(4)线的斜率即为压缩指数Cc。2、正常固结土的原始压缩曲线H.J.施默特曼(Schmertmann，1955)3、超固结土样的扰动对压缩性的影响4、超固结土的原始压缩曲线(1)绘制室内曲线e-lgp及回弹曲线，并确定pc，核实超固结；(2)确定b1点横坐标为现场自重应力,p=p1纵坐标为现场孔隙比,e0(3)确定b点过b1点作直线，平行与室内回弹曲线与再压缩曲线斜率的平均值，该直线与过B点的垂线相交于b点。直线b1b的斜率称为回弹指数Ce；(4)确定c点作水平线e=0.42e0交曲线于点c，bc连接,线的斜率即为压缩指数Cc。折线b1bc即为所求现场原始压缩曲线。5.4土的变形模量室内压缩试验的局限性：a）细砂、粉砂等不易取得原状土；b）不均匀地基很难取得有代表性的土样载荷试验示意图目的在于求变形模量E0一、平板载荷试验及变形模量1、试验装置与试验方法试坑深度＝设计基础埋深试坑宽度=3b承压板：=0.25m2=0.5m2（软土中）坑底土——尽量保持原状找平层——20mm粗、中砂反压重物反力梁千斤顶基准梁荷载板百分表3、停止加荷条件24小时内沉降不稳定；挤出或裂纹；曲线陡降；s/b=0.062、反力装置堆载；锚桩；井壁斜撑4、试验成果0p0sps比例极限0p5、变形模量反演20000(1)pbEs20000(1)pbsE二、旁压试验及变形模量方法及原理：钻孔——放入旁压器——用水加压——观测测管水位下降值s(压力加大，测管水位下降增大）。通过土体中圆孔平面扩张的应力—应变关系反求土的模量及强度指标当基础埋深较大时，载荷试验的试坑开挖很深，工程量大；当地下水位较高时，载荷试验无法进行。旁压试验最初由法国梅纳尔于20世纪50年代研制，中国建筑科学研究院60年代研究，80年代生产。变形模量：压缩模量：22001otpErmss22001.2514.2stpErsss00p0stp/kPas/cm202(1)1ssEEE)121()(2000EEEzyxzz三、变形模量与压缩模量的关系压缩试验中的土样：属于轴对称问题，所以0xyZK00000()yxzzxoKKEEEE000xoKK因为侧限：01K001KK横向应变：竖向应变：202(1)1zzsEE上式是理论关系，实际上存在大小相反的情况。变形模量压缩模量无侧限条件完全侧限条件