第5章 土的压缩性

•第5章土的压缩性第2篇土力学第4章内容回顾•1.自重应力自（）算，随深度增加而（）；附加应力自（）算，随深度增加而（）。•2.直接影响地基的附加应力和变形的是（）。•（A）基底压力（B）基底附加压力•3.地基中竖向附加应力的影响分布（）。•（A）在地表以下的浅层（B）在基底以下的浅层（C）在基础底面边缘（D）在基础两侧•4.矩形基础A底面尺寸为L×b，矩形基础B底面尺寸为2L×2b，两者的基底附加压力相等，则（）。•（A）两基础以下深度相同处附加应力相等•（B）A基础角点下深度为Z处与B基础角点下深度为2Z处的附加应力相等•（C）B基础角点下深度为Z处与A基础角点下深度为2Z处的附加应力相等•（D）两基础深度为Z处，中心点的附加应力相等•5.当地基中附加应力曲线为矩形时，则地面荷载的形式为：()。•(A)条形均布荷载；(B)矩形均布荷载；(C)无穷均布荷载。本讲内容•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•§5.5土的弹性模量土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性土体的压缩变形实际上是孔隙压缩、孔隙比变小所造成的。在土的压缩过程中，假定土颗粒是不可压缩的，水是不可压缩的，只有孔隙可以压缩，因此土的压缩变形常用孔隙比e的变化来表示。对饱和土而言，土的压缩主要是由孔隙中的水被挤出所致，压缩过程同排水过程一致。孔隙水排出，土的压缩随时间而增长的过程，称为土的固结。§5.1概述（一）压缩试验§5.2固结试验及压缩性指标演示iiwsiiiiiiehwdeehheehhheehhAVs1125111000000000其中：不变，受压前后压缩试验成果－压缩曲线•压缩性不同的土，其e-p曲线的形状不同。曲线愈陡，说明压力增加时孔隙比减小得多，土易变形，压缩性愈高。压缩曲线（二）压缩性指标（5个）压缩系数是表征土压缩性大小的主要指标。e~p曲线越陡，a就越大，土的压缩性越高；e~p曲线越平缓，a就越小，土的压缩性越低1.压缩系数5.2.21221-112-5-4-:MPa:[MPa]:[MPa]aepeeeapppapp压缩系数：曲线上某一压力段的割线斜率式中：压缩系数单位为；相当于某深度处的自重应力；相当于某深度处的自重应力与附加应力之和；1122::epep相应于压缩稳定后的孔隙比；相应于压缩稳定后的孔隙比；1-2-11-2-11-1-2-121210.5MPa≥MPa5.0≤0.1MPaMPa1.0kPa200kPa100aaaapp高压缩性土中等压缩性土低压缩性土标准：作为判断土的压缩性的压缩系数时的到通常用压力间隔由高压缩性土低压缩性土土的压缩性越大。越大，曲线越陡，压缩指数曲线后段直线段的斜率4.02.05-5lg-lg-log-ccc1221cCCCppeeCpe2.压缩指数3.压缩模量（侧限压缩模量）5.2.3压缩模量指土在侧限压缩条件下竖向附加压应力与应变之比，单位为MPa。7-511/1111s11211aeeeaepEaeppeaeeeeeHH体积压缩系数：土在侧限压缩条件下竖向体积应变与竖向附加压应力之比压缩模量指土在侧限压缩条件下竖向附加压应力与应变增量之比8-51/11veaEmsmv与a的单位相同，a表示单位压应力变化引起的孔隙比变化，mv表示单位压应力变化引起的单位体积变化。4.变形模量(§5.4)•变形模量指土在无侧限条件下附加压应力与压缩应变之比。•载荷试验载荷试验反压重物反力梁千斤顶基准梁荷载板百分表载荷试验相对应的沉降与比例界限比例界限承压板的直径承压板的边长111112011201051785.01051886.0pspdbbsdpEasbpE的经验值、、表00001-512117-5KEEKEEss压缩模量指土在侧限压缩条件下应力与应变之比。变形模量指土在无侧限条件下应力与应变之比。变形模量与压缩模量的关系（5.4.4）5.土的弹性模量(§5.5)•弹性模量是指土体在无侧限条件下瞬时压缩的正应力与弹性正应变(即可恢复应变)的比值。一般采用三轴仪进行三轴重复压缩试验，得到的应力-应变曲线上的初始切线模量Ei或再加荷模量Er作为弹性模量。•*在计算饱和粘性土地基上瞬时加荷所产生的瞬时沉降时，一般应采用弹性模量。1主应力差σ1-σ3Ei1轴向应变破坏ErEs、E0、E三者之间的关系•Es是土在完全侧限条件下，通过室内压缩实验确定的。用于最终沉降量计算的分层总和法、应力面积法等•E0是土在无侧限条件下，通过现场载荷实验确定的。用于最终沉降量计算的弹性理论公式•E是土在无侧限条件下，通过室内三轴压缩实验确定的。用于瞬时沉降量计算的弹性理论公式•E0＜Es＜E课堂练习题－1•如图所示，某黏土地基上作用大面积荷载p0＝100kPa，黏土层压缩系数al－2＝0.5MPa-1，泊松比0.4，初始孔隙比e1＝0.7。求黏土层的压缩模量Es、变形模量E0。解：3.4MPa5.07.0111s＝aeEMPa6.14.347.047.04.014.02112121020＝＝＝＝＝sEEK课堂练习题－2•从压缩曲线上取得的数据为：p1＝100kPa，e1＝1.15，p2=200kPa，e2＝1.05；对土的压缩性进行评价时，下列哪一种评价是正确的？(A)中压缩性（B）低中压缩性（C）高压缩性(D)尚不能判别2002岩土工程师注册考试题解：Cappeea，选为高压缩性土5.01MPakPa001.010020005.115.1--211-1-122121（三）土的回弹曲线和再压缩曲线（5.2.4）•试样回弹不是沿初始压缩曲线，说明土体的变形是由可恢复的弹性变形和不可恢复的塑性变形组成•回弹和再压缩曲线比初始曲线平缓，说明在回弹和再压缩范围内土的压缩性降低（软土预压法）•超过B点，再压缩曲线趋于初始压缩曲线的延长线（四）应力历史对压缩性的影响（§5.3）1.沉积土的应力历史指土层在地质历史发展过程中所形成的先期应力状态以及这个状态对现有土层强度与变形的影响根据前期固结压力划分三类沉积土层:正常固结土;超固结土;欠固结土前期固结压力(pc)是指土层在地质历史上曾经受过的最大有效固结压力。超固结比（overconsolidationratio)1159()cccpOCRppp前期固结压力现土层自重应力OCR=1正常固结土OCR1超固结土OCR1欠固结土课堂练习题•如图所示，测得C点的前期固结压力pc=125.4kN/m2，试判断其天然固结状态。γ=18.2kN/m3γ=17.2kN/m3解：超固结177.18.704.125kPa8.7022.1722.1811ppOCRpc前期固结应力的确定－卡萨格兰德法ep(lg)A132B前期固结应力Pc（1）从e-logp曲线上找出曲率半径最小的一点A，过A点作水平线A1和切线A2；（2）作角1A2的平分线A3，与e-logp曲线中直线段的延长线相交B点；（3）B点所对应的有效应力就是前期固结压力pc。本章小结•掌握土的压缩指标（a、Cc）及各种模量的基本概念及实验方法•了解应力历史对压缩性的影响，熟悉超固结比的概念以及按OCR判别固结类型作业•5-1•5-4•5-7•5-10