1、第五章 土的压缩性,5.1 概 述：,土的压缩性,地基土在自重应力或附加应力作用下，要产生附加变形，包括体积变形和形状变形。而体积变形通常表现为体积缩小，我们把这种在外力作用下土体积缩小的特性称为土的压缩性,特点,土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的对于饱和粘土来说，由于孔隙体积减少（即孔隙水排出）而引起的压缩是需要时间的,沉降,在荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移称为沉降研究绝对沉降量的大小（最终沉降），研究沉降与时间的关系（沉降速率）,5 土的压缩性,土的压缩性,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，可以忽略不计
2、,压缩量主要组成部分,土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果,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,试验装置,5 土的压缩性,5.2 固结试验及压缩性指标,固结试验研究土的压缩性大小及其特征的室内试验 方法，亦称压缩试验。,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,侧限压缩仪（固结仪）,支架,加压设备,固结容器,变形测量,5.2 固结试验及压缩性指标,5 土的压缩性,试验过程,水槽,内环,环刀,透水石,试样,传压板,百分表,施加荷载，静置至变形稳定 逐级加大荷载,测定： 轴向应力 轴向变形
3、,试验结果：,5 土的压缩性,5.2 固结试验及压缩性指标,孔隙比与高度的关系,压缩过程中土样的截面积A和固体土颗粒的体积（高度）不变,绘制 ep 曲线,孔隙 Vv=ei,土粒 Vs=1,H1-DHi,(H1-DHi)/ (1+ei),5 土的压缩性,5.2 固结试验及压缩性指标,e0,p,e,曲线A压缩性曲线B压缩性,压缩曲线（e-p曲线）,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下述压缩性指标:,1.压缩系数a、压缩指数CC 2.压缩模量Es 、体积压缩系数mV 3.变形模量E0,2. 压缩系数和压缩指数,土体在侧限条件下孔隙比减少量
4、与竖向有效压应力增量的比值,p1,p2,e1,e2,M1,M2,e0,e-p曲线,p,e,以曲线上任一点的切线斜率表示相应压力下土的压缩系数,实际采用割线斜率近似代表切线斜率,通常用p1100kPa、 p2200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性,a1-20.1MPa-1低压缩性土 0.1MPa-1a1-20.5MPa-1中压缩性土a1-20.5MPa-1高压缩性土,压缩系数a,压缩指数CC,压缩指数愈大，土的压缩性愈高,3.压缩模量Es和体积压缩系数,压缩模量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,Es与a成反比， Es愈大，土的压缩性愈低,体积压缩系数土体在侧
5、限条件下体积应变与竖向压力增 量之比,Es15MPa 低压缩性土,土的卸载回弹和再压缩的特性卸荷和再加荷的压缩试验。,回弹和再压缩曲线比初始压缩曲线平缓；加载到超过卸荷时的应力，再压缩曲线与初始压缩曲线延长线重合。,回弹曲线和再压缩曲线,5 土的压缩性,5.2 固结试验及压缩性指标,5 土的压缩性,5.3 应力历史对压缩性的影响,应力历史：天然土层在形成过程中及其地质历史中，土中有效 应力的变化过程。 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,OCR=1：正常固结 OCR1：超固结 OCR1：欠固结,相
6、同s 时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小,超固结比：,A,B,C,D,m,rmin,1,2,3,先期固结压力p的确定： Casagrande 法,(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-lg压缩试验曲线上，找曲率最大点 m,p,5 土的压缩性,5.3 应力历史对压缩性的影响,e,lgp,e0,0.42e0,B,C,pc=p0,Cc,lgp,e0,0.42e0,pc,D,C,E,p0,ec,Ce,Cc,5 土的压缩性,5.3 应力历史对压缩性的影响,地基土为粉、
7、细砂、软土，取原状土样困难。国家一级工程、规模大或建筑物对沉降有严格要求的工程。,现场载荷试验,试验方法,5 土的压缩性,5.4 土的变形模量,反压重物,反力梁,千斤顶,基准梁,荷载板,百分表,现场荷载试验,5 土的压缩性,5.2 固结试验及压缩性指标,试验成果,变形模量E0：单位MPa，原状土、弹性阶段,载荷试验的ps 曲线,5 土的压缩性,5.2 固结试验及压缩性指标,土的侧压力系数，K0，是指侧限条件下土中侧向应力与竖向应力之比。,土的变形模量，E0，是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。相当于理想弹性体的弹性模量，但是由于土体不是理想弹性体,故称为变形模量。 E0的大小反映了土体抵抗弹塑性变形的能力。 前面定义侧限条件下的压缩模量Es，与之有如下关系：,K0与泊松比有如下关系：,土的侧压力系数与变形模量的关系,变形模量E0与压缩模量Es之间的关系推导：,所以有,根据定义,土的侧压力系数与变形模量的关系,土的弹性模量E:土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变比值,在动荷载（如车辆荷载、风荷载、地震荷载）作用时，都是可恢复的弹性变形,试验成果,4 土的压缩性,5.5 土的弹性模量,
