安徽理工大学：《土质学与土力学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 土的压缩性和地基沉降计算

第六章土的压缩性和地基沉降计算 ★概述 ★土的压缩性 ★地基沉降量计算 ★饱和土体渗流固结理论

★概述 ★土的压缩性 ★地基沉降量计算 ★饱和土体渗流固结理论 第六章 土的压缩性和地基沉降计算

概述 土具有压缩性荷载作用 荷载大小 地基发生沉降 土的压缩特性 致沉降差异沉降 地基厚度 (沉降量)(沉降差) 土的特点 (碎散、三相) 建筑物上部结构产生附加应力 沉降具有时间效应一沉降速率 影响结构物的安全和正常使用

概述 土具有压缩性 荷载作用 地基发生沉降 荷载大小 土的压缩特性 一致沉降 地基厚度 （沉降量） 差异沉降 （沉降差） 建筑物上部结构产生附加应力 影响结构物的安全和正常使用 土的特点 （碎散、三相） 沉降具有时间效应－沉降速率

概述 外因: 1.建筑物荷载作用,这是普遍存在的因素; 2.地下水位大幅度下降,相当于施加大面积荷载; 3.施工影响,基槽持力层土的结构扰动 地基土产生压缩的原 4.振动影响,产生震沉; 5.温度变化影响,如冬季冰冻,春季融化; 6.浸水下沉,如黄土湿陷,填土下沉。 内因: 1.固相矿物本身压缩,极小,物理学上有意义,对建 筑工程来说没有意义的 2.土中液相水的压缩,在一般建筑工程荷载 (100600)Kpa作用下,很小,可不计; 3.土中孔隙的压缩,土中水与气体受压后从孔隙中 挤出,使土的孔隙减小

概述 地 基 土 产 生 压 缩 的 原 因 外因： 1.建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素； 2.地下水位大幅度下降，相当于施加大面积荷载； 3.施工影响，基槽持力层土的结构扰动； 4.振动影响，产生震沉； 5.温度变化影响，如冬季冰冻，春季融化； 6.浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉。 内因： 1.固相矿物本身压缩，极小，物理学上有意义，对建 筑工程来说没有意义的； 2.土中液相水的压缩，在一般建筑工程荷载 （100-600）Kpa作用下，很小，可不计； 3.土中孔隙的压缩，土中水与气体受压后从孔隙中 挤出，使土的孔隙减小

压缩性 土的压缩性是指士在压力作用下体积缩小的特性 压缩量的组成 ■固体颗粒的压缩 占总压缩量的1/400不到, 土中水的压缩 忽略不计 ■空气的排出 压缩量主要组成部分 水的排出 说明:土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果 无粘性十透水性好,水易于排出 压缩稳定很快完成 粘性土」远水性差,水不别出压缩稳定需要很长-段时间 土的固结:土体在压力作用下,压缩量随时间增长的过程

压缩性 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性 压缩量的组成 ◼ 固体颗粒的压缩 ◼ 土中水的压缩 ◼ 空气的排出 ◼ 水的排出 占总压缩量的1/400不到， 忽略不计 压缩量主要组成部分 说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果 无粘性土 粘性土 透水性好，水易于排出 压缩稳定很快完成 透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间 土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程

压缩性 、压缩试验 研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法,亦称 团结试验 总 影 三联固结仪

压缩性 一、压缩试验 研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称 固结试验 三联固结仪

压缩性 1压缩仪示意图 荷载 加压活塞 透水石注意:土样在竖直压 刚性护环 环力作用下,由子环刀 和刚性护环的限制, 只产生竖向压缩,不 土样 产生侧向变形 透水石 底座

压缩性 刚性护环 加压活塞 透水石 环刀 透水石 底座 土样 荷载 注意：土样在竖直压 力作用下，由于环刀 和刚性护环的限制， 只产生竖向压缩，不 产生侧向变形 ◼ 1.压缩仪示意图

压缩性 2e曲线 研究土在不同压力作用下,孔隙比变化视律 卩=e 土样在压缩前后变 0 形量为s,整个过 程中土粒体积和底 三士 面积不变 土粒高度在受H0H1整理 e=eo (1+e) 压前后不变 1+eo 1+e 其中 G,(1+1) 根据不同压力作用下,达到稳定的孔隙比e,绘制ep曲线, 为压缩曲线

压缩性 ◼ 2.e-p曲线 研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律 Vv ＝e0 Vs ＝1 H0/(1+ e 0 ) H0 Vv ＝e Vs ＝1 H1 / (1+ e ) p H1 s 土样在压缩前后变 形量为s，整个过 程中土粒体积和底 面积不变 e H e H + = 1+ 1 1 0 土粒高度在受 0 压前后不变 (1 ) 0 0 0 e H s 整理 e = e − + 1 (1 ) 0 0 0 − +  Gs w  w 其中 e＝ 根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线， 为压缩曲线 p

压缩性 曲线A 曲线B 曲线A压缩性>曲线B压缩性 二、压缩性指标e曲线 压缩性不同的土,曲线形状不同,曲线愈陡,说明在相同压力 增量作用下,土的孔隙比减少得愈显著,土的压缩性愈高 根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标 1压缩系数a 2压缩模量E 3变形模量E

压缩性 e0 e p p e ◼ 二、压缩性指标 e-p曲线 压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力 增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高 根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标 ◼ 1.压缩系数a ◼ 2.压缩模量Es ◼ 3.变形模量E0 曲线A 曲线B 曲线A压缩性＞曲线B压缩性

压缩性 1压缩系数a 土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值 斜率a= △ec-e,利用单位压力增量所引起 △pp2-n1得孔隙比改变表征土的压 缩性高低 M de p d p 2曲线 p在压缩曲线中,实际采 用割线斜率表示土的压 《规范》用1=100kPa、P2=200kPa缩性 对应的压缩系数a13评价土的压缩性 a12<0MPa低压缩性土a △ 0.MPa1sa12<0.5MPa中压缩性土 a120.5MPa1高压缩性土

压缩性 ◼ 1.压缩系数a 土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值 p1 p2 e1 e2 M1 M2 e0 e p e-p曲线 △p △e 利用单位压力增量所引起 得孔隙比改变表征土的压 缩性高低 p e a d d = − 在压缩曲线中，实际采 用割线斜率表示土的压 缩性 2 1 1 2 p p e e p e a − −   = − ＝ 《规范》用p1 ＝100kPa、 p2 ＝200kPa 对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性 ◼ a1-2＜0.1MPa-1低压缩性土 ◼ 0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中压缩性土 ◼ a1-2 ≥0.5MPa-1高压缩性土 2 1 1 2 p p e e p e a − −   斜 率 = − ＝

压缩性 2压缩模量E 在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值,或称为 侧限模量 1+e, E 说明:士的压缩模量E与土的的压缩系数成反比,E愈大 a愈小,土的压缩性愈低 3变形模量E 土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值 变形简与压E=E士的泊松比 一般0~05 其中 之间

压缩性 ◼ 2.压缩模量Es 土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为 侧限模量 a e Es 1+ 1 = 说明：土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比， Es愈大， a愈小，土的压缩性愈低 ◼ 3.变形模量E0 土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。 变形模量与压缩 模量之间关系 E0 = Es 其中    － ＝－ 1 2 1 2 土的泊松比， 一般0～0.5 之间