土的压缩模量

第五章土的压缩性5.1概述5.2固结实验及压缩性指标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5土的压缩性主要内容*5.1概述土的压缩性：压力下体积缩小的性质；一般压力，粒，空气，水压缩微小，忽略；压缩过程：孔隙，水体积缩小，骨架重新排列；饱和土压缩水体积缩小，排出——固结；计算变形，指标，压缩模量等，实验测定；固结实验：侧向限制；指标：压缩系数a，压缩模量Es室内土样侧限固结——K0固结；土的静止侧压力系数例：天然土固结，大面积荷载下固结；压缩试验：不考虑时间过程；三轴试验或无侧限实验：弹性模量E，抗剪指标；原位试验：测指标，现场载荷试验：地基承载力，变形模量E0浅层，深层载荷试验：由于现场实验人力物力，复杂，时间长：其他方法：标贯，动力触探，静力触探等，但应与载荷试验对比方可采用。5土的压缩性5.1概述自重应力压缩稳定附加应力导致地基土体变形体积变形形状变形形状变形主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时，土体将产生剪切破坏，此时的变形将不断发展。通常在地基中是不允许发生大范围剪切破坏的。本章讨论重点由正应力引起，会使土的体积缩小压密，不会导致土体破坏5土的压缩性§5.2固结实验及压缩性指标5.2.1固结试验和压缩曲线压缩：土在压力作用下，体积缩小的现象。固结：饱和土压缩的过程称为固结；土中水体积缩小的过程，饱和土排水过程；5土的压缩性5.2固结实验及压缩性指标5.2.1固结试验和压缩曲线（侧限条件）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5.2固结实验及压缩性指标5.2.1固结试验和压缩曲线Pt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3se适用条件：大面积均布荷载，或土层不太厚。试验仪器：压缩仪（固结仪）。试验过程：如图示。试验结果：ｅ～ｐ曲线。a'(kP)01002003004000.60.70.80.91.0e压缩曲线是室内压缩实验的成果，它是土的孔隙比e与所受压力P的关系曲线。加荷速率和稳定标准等参阅“试验规程”或“试验指导书”5.2固结实验及压缩性指标5.2.1固结试验和压缩曲线（5-1）a（5-1）b（5-1）c式中:e0=ds（1+ω0)(ρw/ρ0)-1∵压缩前后Vs、A均不变∴有：初始密度高度之比等于体积之比压缩系数是表征土压缩性大小的主要指标5.2固结实验及压缩性指标5.2.2土的压缩系数和压缩指数02004000.60.81.0ededpP1、压缩系数5.2固结实验及压缩性指标5.2.2土的压缩系数和压缩指数1、压缩系数高压缩性土低压缩性土土的压缩性越大。越大，压缩指数曲线后段直线段的斜率4.02.0lg-lg-logp-e1221ccccCCCppeeC粘性土的Cc值一般在0.1—1.0之间5.2固结实验及压缩性指标5.2.2土的压缩系数和压缩指数2、压缩指数5.2固结实验及压缩性指标5.2.3土的压缩模量和体积压缩指数1、土的压缩模量：侧限条件，竖向附加应力/竖向应变Es=△p/ε---------（1）。同5.2.1推导H2/H1=(1+e2)/(1+e1)（H2-H1）/H1=(1+e2-1-e1)/(1+e1)（H1-H2）/H1=(e1-e2)/(1+e1)ε=△H/H1=(e1-e2)/(1+e1)代入（1），有Es=△p*(1+e1)/(e1-e2）=(1+e1)/aa=△e/△p22ipuEh定义：土体在侧限条件下体积应变与竖向压应力增量的比值。即：（4-8）物理意义：在单位压力增量作用下，土体单位体积的体积变化。5.2固结实验及压缩性指标5.2.3土的压缩模量和体积压缩指数2、体积压缩系数（mv）*土的压缩变形由弹性变形和残余变形两部分组成，其中以残余变形为主。5.2固结实验及压缩性指标5.2.4回弹曲线和再压缩曲线回弹指数ce回弹模量EeCeCc，一般Ce≈0.1-0.2Cc5.3应力历史对压缩性的影响5.3.1沉积土（层）的应力历史先期固结压力：历史上所经受到的最大压力p（指有效应力）s=z：自重压力p=s：正常固结土ps：超固结土ps：欠固结土psOCROCR=1：正常固结OCR1：超固结OCR1：欠固结相同σs时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小超固结比：5土的压缩性'(lg)eABCDm123先期固结压力σp的确定：Casagrande法（1936）(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(曲率半径最小)mp5.3应力历史对压缩性的影响5.3.1沉积土（层）的应力历史曲率：ρ=|[(1+y'^2)^(3/2)]/y|5.3应力历史对压缩性的影响5.3.2现场原始压缩曲线及压缩性指标自学（详见P125-127）画2个图浅层平板载荷实验及变形模量变形模量—土体在无侧限条件下，竖向应力与竖向应变的比值。（压缩模量，侧限条件）试验设备加荷稳定装置反力装置观测装置5.4土的变形模量5.4.1浅层平板载荷试验及变形模量5土的压缩性加荷稳定装置反力装置观测装置5.4土的变形模量5.4.1浅层平板载荷试验及变形模量试验设备试验原理变形模量E0计算5.4土的变形模量5.4.1浅层平板载荷试验及变形模量ω—沉降影响系数，对刚性承压板应取ωr=0.886（方形压板）或0.785（圆形压板）。μ为泊松比b—承压板的边长或直径（m）。p1—所取定的比例界限荷载（kpa）s1—与所取定的比例界限荷载p1相对应的沉降，有时p~s曲线不出现起始的直线段，可取s1=(0.010~0.015)b(低压缩性土取低值，高压缩性土取高值)5.4土的变形模量5.4.1浅层平板载荷试验及变形模量硬塑粉质粘土风化砂质页岩松散中砂松散卵石可塑粘土淤泥质粘土试验位置；加荷：第一级荷载，最大荷载，荷载增量；观测：如何读数；判断终止加载；p131实验成果：p-s曲线，s-t曲线5.4土的变形模量5.4.2深层平板载荷试验及变形模量——适用条件5.4.3旁压试验及变形模量自学试验位置；旁压仪在钻孔中测定图的应力应变关系。实验成果：p-v曲线，旁压模量p134旁压试验原理简述：水压力与体积变形关系，反应土的应力应变关系。5.4.4变形模量（E0）与压缩模量（Es）的关系如果假定土体的应力应变符合线性关系（弹性体），根据广义虎克定律可以证明E0与Es之间有以下关系：ssEEE)121(20μ可由土力学试验中的三轴试验测定μ一般＜0.5；∴β一般＜1；即β=0~1故E0＜Eszx5.4土的变形模量μ也可根据土的侧压力系数K0（三轴试验确定）进行计算。czcxK0广义虎克定律001KKE0的准确值应由载荷试验确定5.4.4变形模量（E0）与压缩模量（Es）的关系5.4土的变形模量土的弹性模量定义:土体在无侧限条件下瞬时压应力与压应变的比值。5土的压缩性5.5土的弹性模量如：车辆、风、地震荷载等。属土动力学的研究范畴特点：荷载作用时间短，不发生残余变形，只是弹性变形三轴压缩试验确定土的弹性模量5土的压缩性5.5土的弹性模量5-6个循环后Er就是符合条件的弹性模量。弹性模量和变形模量虽然都是无侧限条件下的模量，但弹性模量要远大于变形模量。