5第五章土的压缩性

1第五章土的压缩性2一、土的压缩性定义：土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。地基中的土体在荷载作用下会产生变形，在竖向方向的变形称为沉降。土体的变形（或沉降）主要由以下三方面引起：（1）固体颗粒自身的压缩或变形；（2）土中孔隙水（气）的压缩；（3）土中孔隙体积的减小，即土中水和气体被排出。3土的压缩随时间而增长的过程,称为土的固结.4特殊应力状态一维问题侧限压缩试验轴对称问题常规三轴试验变形特性测试方法一般应力状态室内试验旁压试验原状土荷载试验室外试验试验目的：变形、强度特性静力触探试验标准贯入试验5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：二、侧限压缩试验2、试验方法P1s1e1e0PtestP2s2e2P3s3e36二、侧限压缩试验固结容器：环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架等加压设备：杠杆比例1:10变形测量设备1、侧限压缩仪（固结仪）支架加压设备固结容器变形测量7KTG全自动三轴仪8§5.2一维压缩性及其指标一、e-σ′曲线a'(kP)01002003004000.60.70.80.91.0ei00i0ee(1e)S/HP1s1e1e0PtestP2s2e2P3s3e39一、e-σ′曲线'ea'(kP)01002003004000.60.70.80.91.0eea'压缩系数，kPa-1，MPa-1e1e0sz'E侧限压缩模量,kPa,MPa侧限变形模量固体颗粒孔隙z0e1e0s1eEa10一、e-σ′曲线ea''ea'(kP)01002003004000.60.70.80.91.0e压缩系数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0.111例:已知原状土样高H=2cm,截面积A=30cm2,重度颗粒比重,含水量,进行压缩试验,试验结果如下,试计算压缩系数319.1kNm2.72sd25%12压力P(kPa)050100200400稳定时压缩量(mm)00.4800.8081.2321.73512三、载荷试验13141516按《岩土工程地质勘察规范》（GB50021-2001）第10.2.5条:土的变形模量应根据P-S曲线的初始直线段,可按均质各向同性半无限弹性介质的弹性理论计算。浅层平板载荷试验的变形模量，可按下式计算：深层平板载荷试验或螺旋板载荷试验的变形模量，可按下式计算：200(1)pdEIs0pdEs17例:对某场地进行浅层平板载荷试验,圆形承压板面积0.5m2,试坑深度为1.9m,试验土层为粉质粘土,p-s曲线有明显的直线段,直线段斜率为0.07mm/kPa,直线段端点对应荷载值为200kPa,该土层的变形模量.18解:圆形承压板面积0.5m2,直径d=0.798m.圆形承压板,粉质粘土的泊松比变形模量:00.785I0.382200(1)0.785(10.38)14.290.7987.7pdEIMPas19由虎克定律:yxzzEExyxyz0;1侧限条件下:2zz2E11则:1211212EEEzzzEEs变形模量E与侧限变形模量Es之间的关系（相同的初始状态）2s2EE,11120a'(kP)e§5.2土的固结状态土的回弹曲线、再压缩曲线21土的固结状态先期固结压力：历史上所经受到的最大压力c（指有效应力）s=z：自重压力c=s：正常固结土cs：超固结土cs：欠固结土csOCROCR=1：正常固结OCR1：超固结OCR1：欠固结相同σc时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小超固结比：22三、先期固结压力'(lg)eABCDm123先期固结压力σp的确定：Casagrande法(f)B点对应于先期固结压力p(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-lgσ’压缩试验曲线上，找曲率最大点mp23ps0e0e42.0BCelg'①确定先期固结压力σp②过e0作水平线与σp作用线交于B。由假定①知，B点必然位于原状土的初始压缩曲线上；③以0.42e0在压缩曲线上确定C点，由假定②知，C点也位于原状土的初始压缩曲线上；①土样取出以后e不变，等于原状土的初始孔隙比e0，因而，（e0,σp）点应位于原状土的初始压缩曲线上；②0.42e0时，土样不受到扰动影响。a.正常固结土假定：推定：④通过B、C两点的直线即为所求的原位压缩曲线。24b.超固结土假定：①土取出地面后体积不变，即（e0,σs）在原位再压缩曲线上；②再压缩指数Ce为常数；③0.42e0处的土与原状土一致，不受扰动影响。推定：①确定σs，σp的作用线；②过e0作水平线与σs作用线交于D点；⑤过B和C点作直线即为原位压缩压缩曲线。0e0e42.0spelg'CBD③过D点作斜率为Ce的直线，与σp作用线交于B点，DB为原位再压缩曲线；④过0.42e0作水平线与e-lgσ’曲线交于点C；cs()