2019年第5章土的压缩性.ppt

第5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§5.1概述土的压缩性是指土体在压力作用下体积缩小的特性。原因：①土粒本身和孔隙中水的压缩变形；②孔隙气体的压缩变形；③孔隙中水和气体部分向外排出，孔隙体积减少。饱和土的体积在压力作用下随着土中水体积排出而减少的全过程称为土的固结。也称渗透固结。室外试验室内试验压缩性测试侧限压缩三轴压缩荷载试验旁压试验压缩性测试室内试验室外试验侧限压缩、三轴压缩等载荷试验、旁压试验等载荷试验旁压试验侧限压缩固结仪5.2固结试验及压缩性指标一、侧限压缩试验（固结试验）1、仪器：侧限压缩仪(固结仪)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变形测量设备支架加压设备固结容器变形测量内环透水石试样传压板百分表2.方法测定：轴向应力轴向变形*施加荷载，静置至变形稳定*逐级加大荷载1hsh1vh1vVsV2h2vVsVSsh2vh3.计算各级压力作用下相应的孔隙比假定：受压前后土粒体积不变、土样横截面面积不变。S1hsh1vh2h1vV2vVsVsVSsh2vhsv1sv1sv11hhAhAhVVe1sv1ehhsv11hhh11se1hhsv1sv2sv22hshAhAhVVesehh2sv1shhshhsv11221se1shh)e(1hsee1112s1d(1w)e1ρ2111e1she1h01002003004000.60.70.80.91.0ePt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3se)e(1hsee00i0i4.绘制压缩曲线e—p曲线(kPa)pe—lgp曲线e—p曲线ep软粘土密实砂土e0e0e—lgp曲线ep(log)软粘土密实砂土e0e0101001000绘制压缩曲线e—p曲线epe0e0二、土的压缩性指标dpdea1.压缩系数1.压缩系数1221tanppeepea1e2e单位：kPa-1或MPa-1压缩系数越大，曲线越陡，土的压缩性越高。注意：压缩系数不是一个常数。ep2p1p为了便于比较，通常采用100kPa和200kPa范围的压缩系数a1-2来评定土的压缩性。中压缩性高压缩性低压缩性0.50.1a1-2(MPa-1)'ea'(kP)01002003004000.60.70.80.91.0e1.02.02121eea2.压缩指数Cc愈大，曲线愈陡，土的压缩性越高。)/lg(loglog121221ppeppeeCc3.压缩模量定义：土体在侧限条件下的竖向应力与竖向应变的比值。KPaMPa土的压缩模量越大，土的压缩性越低。4.土的体积压缩系数定义：土体在侧限条件下竖向应变与竖向应力的比值。111/eaEpHHmSv土的体积压缩系数越大，土的压缩性越高。三、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(lg)e0p1压缩曲线回弹曲线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pcp1h剥蚀前地面hc5.3.1沉积土（层）的应力历史5.3应力历史对压缩性的影响前（先）期固结压力pc：天然土层在历史上受过的最大固结压力（土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力）。pc=p1，OCR=1正常固结土pcp1，OCR1超固结土pcp1，OCR1欠固结土相同p1时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小超固结比1ppOCRc引起沉降的应力：压缩性：一般最低，对工程有利最高，对工程不利zzczczzpc、正常固结土超固结土欠固结土ep(lg)CD1.在e-lgp曲线上，找出曲率最大点m2.作水平线m13.作m点切线m24.作m1,m2的角分线m35.m3与试验曲线的直线段交于点B6.B点对应于先期固结压力pcm123pc作图法确定先期固结压力pcCasagrande法AB（1）pc＝p1－正常固结土e0作水平线，得交点D0.42e0作水平线，得交点CDC即现场压缩曲线；p(lg)A132B前期固结应力Pce0eD0.42e0C现场压缩曲线5.3.2现场原始压缩曲线及压缩性指标（2）pcp1－超固结土1、定pc位置线和C点;2、由p1和e0定D’;3、作D’D平行于EF确定D4、连DCA132B前期固结应力PcEFee00.42e0CD’DP1=rhp(lg)现场压缩曲线现场再压缩曲线5.4土的变形模量5.4.1现场载荷试验1.浅层平板载荷试验加载稳压装置反力装置观测装置基本原理1载荷试验地基土承压板堆重法堆载法荷载试验锚杆法荷载试验锚杆法荷载试验（1）直线变形阶段p-s呈线性关系p0——比例界限压力（2）局部剪切（塑性）变形阶段p-s关系为曲线，斜率逐渐变大pu——极限压力（3）破坏阶段当荷载大于极限压力pu，即使荷载维持不变，沉降也会持续发展或急剧增大，始终达不到稳定标准。1载荷试验典型的平板载荷试验p-s曲线2.变形模量P~S曲线：oa段：直线变形阶段变形模量E0：OPS••P1Puabc注：1）变形模量是指无侧限情况下的应力增量与应变增量的比值，它与压缩模量不同;2）深层土的变形模量测定.式中，ω—刚性承压板系数，圆形板取0.785;方板取0.886。5.4.2变形模量与压缩模量的关系变形模量E0压缩模量Es二者：基本意义一样，但受力状态不同5.5土的弹性模量注：弹模常用于计算瞬间或短时间内快速作用着荷载时土体的变形。E:土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。模量名称定义表达式竖向应变增量试验条件工程应用备注压缩模量Es弹性应变+塑性应变有侧限分层总和法或规范推荐法计算地基最终沉降量一次加荷条件下，假定是线弹性材料的土体变形计算变形模量E0弹性应变+塑性应变无侧限弹性理论方法计算地基最终沉降量弹性模量E弹性应变无侧限计算地基瞬时沉降；计算动荷载作用下地下的变形等计算瞬时或短时间内即将快速作用着荷载时土体的变形*Es、E0和E之间的区别：总结1土的压缩性)e(1hsee01011ρw)(1ρes0压缩系数1221ppeea1e2eep2p1p压缩模量ae1E1s体积压缩系数1ve1am1221clogplogpeeC总结：压缩性指标间的关系压缩系数a、压缩指数Cc、压缩模量Es都是室内压缩试验侧限条件下的压缩特性的反映。变形模量E0是土在侧向自由膨胀条件下竖向应力与竖向应变的比值，竖向应变中包含弹性应变和塑性应变。弹性模量E指正应力σ与弹性(即可恢复)正应变εd的比值，测定可通过室内三轴试验获得。根据力学理论可得变形模量与压缩模量的关系：1.下述关于土体压缩性描述正确的是。(A)压缩系数a越大，压缩模量Es越小，压缩性越高(B)压缩系数a越大，压缩模量Es越小，压缩性越低(C)压缩系数a越大，压缩模量Es越大，压缩性越高(D)压缩系数a越大，压缩模量Es越大，压缩性越低2.土体压缩性ep曲线是在条件下试验得到的。(A)三轴(B)无侧限(C)有侧限3.对于某一种特定的粘性土，压缩系数a是不是一个常数？(A)是常数(B)不是常数，随竖向压力p增大而减小(C)不是常数，随竖向压力p增大而增大巩固与提高1单选题:1．超固结比OCR1的土属于B。a）正常固结土b）超固结土c）欠固结土d）非正常固结土2.当土处于正常固结状态时，其先期固结压力pc与现有覆盖土重p0的关系是C。abc=d无法确定cp1pcp1pcp1p4.评价地基土压缩性高低的指标是A。(A)压缩系数(B)渗透系数(C)曲率系数(D)超固结比5.若土的压缩曲线（e-p曲线）较陡。则表明A。(A)土的压缩性较大(B)土的压缩性较小(C)土的密实度较大(D)土的孔隙比较小6.土体产生压缩时，（C）。(A)土中孔隙体积减小，土粒体积不变(B)孔隙体积和土粒体积均明显减小(C)土粒和水的压缩量均较大(D)孔隙体积不变7.土的变形模量可通过（B）试验来测定。(A)压缩(B)载荷(C)渗透(D)剪切8.若土的压缩系数a1-2=0.2MPa，则该土属于（B）。(A)低压缩性土(B)中等压缩性土(C)高压缩性土(D)低灵敏度土9.下列说法中，错误的是（待定）。(A)土在压力作用下体积会缩小(B)土的压缩主要是土中孔隙体积的减小(C)土的压缩所需时间与土的透水性有关(D)土的固结压缩量与土的透水性有关10.土的压缩性指标包括（A）。(A)a,Cc,Es,E0(B)a,Cc,Es,e(C)a,Cc,E0,e(D)a,Cc,Es,St11.土的压缩模量越大，表示（B）。(A)土的压缩性越高(B)土的压缩性越低(C)e-p曲线越陡(D)e-lgp曲线越陡12.使土体体积减小的主要原因是（B）。(A)土中孔隙体积的减小(B)土粒的压缩(C)土中密闭气体的压缩(D)土中水的压缩