第5章 土压缩性.

第五章土的压缩性5.1概述5.2固结试验及压缩性指标5.3应力历史对压缩性的影响5.4土的变形模量5.5土的弹性模量土的压缩性土体在压力作用下体积缩小的特性。在一般压力下，土体被压缩可认为是土中孔隙体积缩小，即土中水和土中气被排除、土颗粒重新排列互相挤密的结果。土的固结土体压缩随时间增长的全过程土的压缩性指标压缩指数体积压缩系数变形模量压缩系数弹性模量土的压缩性指标测定方法室内试验原位测试侧限压缩试验(K0试验）三轴试验静荷载试验旁压试验标贯试验静（或动）力触探试验压缩模量5.1概述5.2.1.固结试验和压缩性指标（一）侧限压缩试验1试验方法2求孔隙比epiH0HiΔHiH0HipiΔHi5.2固结试验及压缩性指标p=pi时，推导:设Vs=1000VsVVVVeVsVVVVeiVVeeVVV000001eeeVVHHiiz0001HeeeHiiVV=e0Vs=1H0HΔHiVV=eiVs=1侧限压缩试验压缩前后截面不变)1(000eHHeeii设土样初始孔隙比为e0土样孔隙比为eipi1、e—p曲线ep软粘土密实砂土e0e02、e—logp曲线ep(log)软粘土密实砂土e0e0101001000绘制压缩曲线低压固结仪高压固结仪中压压固结仪压缩系数aepe0M1e1p1M2e2p2压缩系数：土体在侧限条件下孔隙比减少量与有效压应力增量的比值。dpdea1221tanppeepea压缩指数Cc压缩指数：土体在侧限条件下孔隙比减少量与有效压应力常用对数增量的比值。121221logloglogppeppeeCceP(log)e1e2p1p21221loglogceeCpp斜率1Cce05.2.2土的压缩系数和压缩指数斜率1221ppeepeaMPa2.0MPa,1.021pp-1210.1MPaa-121MPa0.51.0a-1210.5MPaa)(MPa1.01-2121eea为低压缩性土为中压缩性土为高压缩性土0.2cC0.4cCz压缩模量（侧限模量）Es：侧限条件下，竖向附加压应力与竖向应变的比值H1H2p1Vs=1Vv0=e1Vs=1Vv=e2p2HH0Hszzz21211211zsz1ppppHeeHeE)1(1211eeeVVHH)(11112211kPaaeEppeees5.2.3土的压缩模量和体积压缩系数体积压缩系数mv：单位压应力引起的体积变化1sv11eaEm（四）土的回弹曲线和再压缩曲线epe0压缩曲线卸荷回弹曲线再加荷曲线残余变形弹性变形pieep(log)e0p1压缩曲线回弹曲线再压缩曲线5.2.4回弹曲线与再压缩曲线现在地面h1ph正常固结土pc=p1现在地面h1ph超固结土pcp1现在地面h1ph欠固结土pcp1hc剥蚀前地面hc5.3.1沉积土（层）的应力历史超固结比（OCR）1OCRppcOCR=1OCR1OCR1先期固结压力现有覆盖土重5.3应力历史对压缩性的影响确定前期固结压力方法（做图法）ep(log)pca水平线切线角平分线线be-logp曲线直线段延长线1cphp正常固结土超固结土欠固结土cpp1cpp1Cassagrande，1936曲率半径最小要求：①取土质量高，②高压固结试验，③进行高压固结试验并精确绘制压缩曲线图。5.3.2现场原始压缩曲线及压缩性指标p(lg)A132B前期固结应力Pce0eD0.42e0C现场压缩曲线正常固结土A132B前期固结应力PcEFee00.42e0CD’Dp0p(lg)现场压缩曲线现场再压缩曲线超固结土5.4.1浅层平板载荷试验及变形模量承压板有足够刚度，面积不应小于0.25m2,软土不应小于0.5m2,基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的三倍。5.4土的变形模量载荷试验一般适合于在浅土层进行。优点是压力的影响深度可达1.5一2b（b为压板边长），因而试验成果能反映较大一部分土体的压缩性；比钻孔取样在室内试验所受到的扰动要小得多；土中应力状态在承压板较大时与实际基础情况比较接近。缺点：试验工作量大，费时。对层状土需进行深层土的载荷试验。构造：加荷稳压装置、反力装置、观测装置。变形模量E0：土体在无侧限条件下的应力与应变比值由前面介绍的布辛奈斯克公式得02)0(1Epbszzp(kPa)S(mm)100200300400102030040s1p1—比例界限荷载s1—与比例界限荷载对应的沉降ω—刚性板沉降影响系数b—方形载荷板宽度p1bpsE112011120)1(866.0sbpE方形板：圆形板：1120)1(785.0sdpEd—圆形载荷板直径5.4.2深层平板载荷试验及变形模量深层平板载荷试验适用于埋深不小于3米的地基土层或大直径桩桩端土层，采用直径0.8m的刚性板，紧靠承压板外侧的土层高度不小于0.8m。112210)1(785.0sdpIIEI1—与承压板埋深有关的修正系数I2—与土的泊松比有关的修正系数5.4.3旁压试验及变形模量由弹性力学000000()()(2)()zzxyxxyzyyzxEEEEEE由侧限条件0xy(3)1xyz得由压缩模量定义)1(0Ezz(3)代入(2)得202(1)(4)1zzE比较(1),(4)得202(1)1sEE5.4.4变形模量与压缩模量的关系土的弹性模量E(用于计算瞬时沉降和动荷载作用）：土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。土为非理想弹性体，变形由可恢复的和不可恢复的变形两部分组成，故一般情况下，虽然仍用弹性力学分析，但多采用压缩模量或变形模量。室内三轴试验331轴向应变311Ei1循环荷载Er先固结至自重有效应力，固结后在不排水条件下加荷至现场时的有效附加应力，在循环加卸载直至土样硬化室内三轴试验