土的压缩性
土的压缩性定义
土的压缩性定义土的压缩性定义土的压缩性是指土受压力作用时，当压力超过了土的抗压强度，发生显著的沉降、压密和固结，则这种变形称为土的压缩变形。
当压力去掉后，其地基仍能继续维持一定的变形，且当压力消失后不再恢复原状，此时，该土称为不可压缩土。
以上定义也适用于人工填土及分层碾压地基等。
根据土的压缩性，可以判断地基是否稳定，以便确定地基处理方案。
下面列举几个例子：12．3．液限塑性指数的定义在天然含水量范围内，土样试样吸水饱和时，在规定的压力下吸水增加的体积占原试样初始体积的百分率，称为液限(塑限)。
12．4．液限的概念在天然含水量范围内，土样试样吸水饱和时，在规定的压力下吸水增加的体积占原试样初始体积的百分率，称为液限(plastic limit)。
土的液限(plastic limit)塑性指数土的液限(plastic limit)塑性指数土的液限(plastic limit)塑性指数按土样试样中水的体积占干土质量的百分率来表示的。
对黏性土来说，它的定义就是土的液限百分率。
16．3．液限的概念在天然含水量范围内，把某一种土样的天然含水量增加1个百分点所增加的重量与原有土重之比，称为液限。
16．4．液限的应用将黏土的天然含水量增加1个百分点所增加的重量与原有土重之比，称为液限值。
在工程实践中，土的液限值也是一个重要的质量控制指标，它是确定黏性土类别的依据。
液限值越大，土的可塑性越高;液限值越小，土的可塑性越低。
16．5．塑限的概念在天然含水量范围内，把某一种土样的天然含水量增加1个百分点所增加的重量与原有土重之比，称为塑限。
土的塑限值越大，土的可塑性越高;16．5．塑限的应用16．5．塑限的概念在天然含水量范围内，把某一种土样的天然含水量增加1个百分点所增加的重量与原有土重之比，称为塑限。
在工程实践中，土的塑限值也是一个重要的质量控制指标，它是确定黏性土类别的依据。
土的塑限值越大，土的可塑性越高;16．6．孔隙比的概念某一种土样中的孔隙体积占土粒体积的百分率，称为孔隙比(porosity)。
土的压缩性
压缩系数
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e
e0
利用单位压力增量所
e1 △e M1
e2
△p
M2
p1e-p曲线p2
引起得孔隙比改变表 征土的压缩性高低
a de dp
p
在压缩曲线中，实 际采用割线斜率表 示土的压缩性
ae＝e1 e2 p p2 p113
《规范》用p1＝100kPa、 p2＝200kPa
3
饱和土
土的固结（压密）
土的压缩量随时间增长的过程 在 外力作用下，孔隙水排出，土体密实，土 的抗剪强度提高
粘性土固结问题
实质是研究孔隙水压力消散 有效应力增长的全过程理论问题4
室内压缩（固结）试验 土的压缩性指标由
现场测试
5
§ 5.2固结试验及压缩性指标
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
体积压缩系数m v 土在侧限条件下体积应变与竖向附加压应力增量的比值
m v=
e1-e2
H
1+e1 p
=
H1 P
m v=
1
a
=
ES
1+e1
m v越大土的压缩性越高
20
5.2.4回弹曲线和再压缩曲线
e
e
e0 a
残余 变形 ep
压缩曲线
c
弹性 变形
ee
再压缩曲线 b
回弹曲线
d
H0 H0/(1+e0)
8
Vv＝e0 Vs＝1
H1
s
p Vv＝e Vs＝1
H0 - H1＝s
H1/(1+e)
H0 H0/(1+e0)
土力学-第5章 土的压缩性可编辑全文
等。
变形模量和压缩模量的关系
第五章 土的压缩性——土的弹性模量
土的弹性模量定义是：在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量
确定方法：
室内三轴仪进行的三轴压缩试验
无侧限压缩仪进行的单轴压缩试验
弹性模量>变形模量>压缩模量
土的弹性模量
高压缩性土
0.5
中压缩性土
0.1-0.5
低压缩性土
<0.1
第五章 土的压缩性——固结试验及压缩性指标
e -P曲线
单向压缩试验的各种参数的关系
指标
a
mv
Es
a
1
mv(1+e0)
(1+e0)/Es
mv
a/(1+e0)
1
1/Es
Es
(1+e0)/a
1/mv
1
指标
第五章 土的压缩性——固结试验及压缩性指标
即临塑压力。
第Ⅲ段为塑性变形阶段，pl为极限压力
旁压试验及变形模量
p0
pm pf
压力p(kPa)
pL
第五章 土的压缩性——土的变形模量
旁压模量：
旁压试验的适用范围：
Ⅱ
Ⅲ
700
V(cm3)
0 + Δ
= 2(1 + )( +
)
2
Δ
Ⅰ
600
500
400
300
200
100
适用于碎石土、砂土、粉土、粘性土、
实，压缩性越小
沉积土的应力历史
第五章 土的压缩性——应力历史对压缩性的影响
土的压缩性
压缩稳定很快完成 压缩稳定需要很长一段时间
2 土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程
§土的压缩性
§固结试验及压缩性指标
3
§土的压缩性
二、侧限压缩试验
§固结试验及压缩性指标
2、试验方法
•施加荷载，静置至变形稳定 •逐级加大荷载 试验结果： 测定： 轴向应力 轴向变形 百分表 P3 传压板 水槽
Si由百分表测得。
由推导公式可由si ei 以p为横坐标，e为纵坐标绘出e-p曲线 常规试验中，一般按p=50、100、200、400kPa四级加载，为 减少土的结构强度被扰动，加荷率（前后两级荷载之差 与前一级荷载之比）取1。
第一级压力，软土宜从12.5kPa或25kPa开始。最后一级荷载应大于地基 中计算点的自重应力与预估附加应力之和。
e e0 s (1 e0 ) H0
土粒高度在受 压前后不变 其中
H0 H1 1 e0 1 e Gs (1 w0 ) w e0 ＝ 1
0
5
§土的压缩性
§固结试验及压缩性指标
在每一级荷载作用下，如连续2小时内每小 时的s≤0.01mm，则认为土样在该级荷载作用下 压缩稳定。可施加下一级荷载。
6
§土的压缩性
§固结试验及压缩性指标
e
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0 100
200 300 400
P(kPa)
7
§5土的压缩性
压缩曲线 1、e — p曲线
§5.2固结试验及压缩性指标
2、e — logp曲线 e
e
e0 e0 软粘土 密实砂土
软粘土
e0
e0 10 100 1000
密实砂土
土体变形特性—土的压缩性
土的压缩主要表现为： （1）固体颗粒被压缩 （2）土中水及封闭的气体被压缩 （3）孔隙中的水和气体被排出
16.1土的压缩原理
❖ 土的压缩一般看作是：土中水和气体从孔隙中被挤出，土粒调整位置，重行排列，互 相挤紧，从而孔隙体积减小，土体压缩。
16.1土的压缩原理
❖ 土的压缩性：土在压力作用下体积减小的特性。 ❖ 土的固结：土的压缩随时间而增长的过程。 ❖ 计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标，在一般工程中，常用不允许土样产生 侧向变形(侧限条件)的室内压缩试验来测定土的压缩性指标——压缩系数、压缩模量。
16.2侧限压缩试验
❖ 土的侧限压缩试验(固结试验)：是通过测量土样在各级压力P作用下产生的压缩变形 量S,计算出对应于每一级压力下土样的孔隙比e,从而绘制出压缩曲线e-P,计算土的压缩 系数a1-2、压缩模量Es,评价土的压缩性。
为了便于应用和比较，通常采 用压力间隔由增加到时所得的压缩 系数来评价土的压缩性。
16.3压缩指标
❖ 压缩模量：是土体在无侧向变形（有侧限）条件下，竖向压应力与竖向应变的比值。
❖ 土的压缩模量可根据下式计算：
ES
1 e1 α
单位： ——压缩模量，MPa。 ——压缩系数，MPa-1；
16.3压缩指标
16.2侧限压缩试验
❖ 加荷方式
按 p=50、100、200、400kPa逐级加荷。
试验结果：
P
P1
es
e0P2P3 荷载源自e1 e2 s2s1
t
s3 变形量 e3 土体厚度
t
16.2侧限压缩试验
❖ 逐级加荷意义
按 p=50、100、200、 400kPa逐级加荷的意义： 在于模拟地基的受力状态。
土的压缩性
土的压缩性土的压缩性是指土在一定压力下，保持其体积不变，当达到一定压力时，它的体积增大了多少倍。
土的这种特性称为压缩性。
一、压缩性1．前提条件对同一类土壤，当达到相同的地基最终沉降量时，土壤孔隙中所含水分重量占干土重量的百分数愈小，土的压缩性就愈大。
2．压缩性的大小决定于土粒间的密实度，即颗粒间接触面积的大小。
土的压缩性取决于颗粒直径的大小，所谓“粒越细，则越具有压缩性”就是这个道理。
对于砂土和粉土，其颗粒直径都比较小，土的压缩性较小；而粘土和淤泥，因颗粒直径大，所以土的压缩性也较大。
二、压缩系数土的压缩系数是土压缩性的量度。
它表示土体压缩过程中颗粒间相互挤压紧密程度的参数，即以1m直径的土柱在单位压力作用下的长度与其初始长度之比来表示。
（ 1）静止土样的体积是可以确定的，故可由其原始体积算出土的压缩系数。
（ 2）土压缩过程中，要受到两种外力的作用，使得土体发生体积变化，而这两种外力并非始终作用，只有当两者的作用时间相等时，土的压缩过程才会停止，此时土柱的长度称为极限长度。
在极限长度时，土体内仍存在着三向应力，因此，根据极限平衡条件，必须在自重作用下土的压缩才会停止。
（ 2）流动状态时的体积变化：在高度一定的条件下，当土粒从临界饱和状态压缩到破裂状态时，由于颗粒之间的挤压紧密程度急剧增加，使得单位体积内粒间距离显著减少，因而引起土的压缩变形，使得土粒更加密实，呈现流动状态。
这个状态称为临界饱和流动状态。
所以，对于饱和的粘性土，当水从细土粒表面上蒸发时，可以把土体内的自由水排走，使土粒失去浮力而贴附在一起，使土体达到流动状态。
此时，土体的单位体积的质量为：。
如果再进行排水，则体积逐渐减小，且到达某一值后趋于稳定。
土的临界饱和流动状态的水力特征可用下列方程式表示：。
（ 3）膨胀土的体积是随深度而增大的，其特征是：。
当土处于饱和状态时，随着深度的增加，土的密实度逐渐增大，水的含量也随之增加，当超过某一深度后，土粒逐渐膨胀，导致土体积迅速增大，在这一深度范围内，土的密实度已经很大，以至于土体可以无限制地膨胀。
土的压缩性名词解释
土的压缩性名词解释
土的压缩性是指土壤经过空气、水、力等多种因素影响后，它的结构发生变化，同时体积也发生变化，这种状态叫做土的压缩性。
压缩性是一个重要的土壤性质，在农业工程和水土保持、水土工程、地下工程建设中有着重要作用。
土的压缩性受因素的影响有很多，主要包括土壤的粒料组成、气候条件、施加荷载等。
土壤中各种粒料的含量和大小、组成等因素，决定了土壤的物理性质。
气候条件对土的压缩性也有很大的影响，例如在干季比在湿季土的压缩性都会更强。
同时，施加荷载是最重要的影响因素，荷载的种类和大小可以使土的压缩性发生很大的变化，一般情况下，荷载越大，土压缩性就越强。
土的压缩性也受土壤中细菌、真菌、微生物的影响，这些生物群体随着土壤营养状况和水分条件的变化而变化，土壤中的生物会影响土壤的湿度，影响土的压缩性，其中以真菌的作用最为明显。
土的压缩性可以通过不同的测试来进行评价，这些测试方法包括直接法、减重法、挤压法、钻探法等。
其中，挤压法是最常用的方法，它模拟土壤长时间受力的情况，测量挤压模量以及有效抗压强度，可以准确反映土的压缩性。
土的压缩性对农业生产和水土保持有着重要的作用，可以充分利用土的压缩性的特性来改善土壤的耕作性能和生长性，进行土壤的改良等。
此外，土的压缩性也可以用来控制地下水位，防止地表沉降和地基沉降，减少洪水灾害，保护森林资源等。
土的压缩性是一个复杂的物理性质，它受多种因素影响，可以用多种不同的测试方法进行测量和评价，对农业生产和水土保持有着重要的作用，在农业工程、水土保持、水土工程和地下工程建设中起着重要作用。
因此，我们应当正确认识土的压缩性，科学利用土的压缩性，为农业生产和水土保持做出贡献。
土的压缩性.
规范法计算基础沉降量的步骤为：
（1） 计算基底附加压力p0； （2） 以天然土层作为分层面（即按Es分层）； （3） 计算每层土的变形量
p0 si (z i i z i 1i 1 ) Esi
（4） 确定沉降计算深度Zn， （5） 确定经验系数ψs （6） 计算地基最终沉降量
Ai s ψ ( ziα i zi-1α i-1 ) Ψs s i 1 E si i 1 Esi p0
3.5
土的压缩性
体积变形 土体变形 形状变形
压缩系数 压缩模量
变形模量
土的压缩性是指土体在压力的作用下体积缩小的特性， 它反映的是土中孔隙的体积缩小
3.5.1压缩试验和压缩曲线
由于刚性护环所
百分表
限，试样只能在竖向 产生压缩，而不能产
传压板 水槽 环刀 护环
生侧向变形，故称为
侧限压缩试验。
2 压缩指数Cc
e
1.0 0.9 0.8 0.7 100
e1 e2 Cc lg p2 lg p1
1
Cc
lg
e p1 p p1
Cc<0.2：低压缩性土 Cc>0.4：高压缩性土
1000
e~lgp曲线
p(lg，kPa )
3 压缩模量Es ：为土体在侧限条件下，竖向附加应力与竖 向应变之比（MPa）。
p1 p2 e~p曲线
p(kPa )
1 压缩系数a
e
1.0
《建筑地基基础设计规范》 （GB50007-2002)规定
土的类别 a1-2 (MPa-1)
e1 e2
0.9 0.8 0.7 0.6
e
p
p1
高压缩性土 中压缩性土 低压缩性土
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△p
∞
∞ 土层竖向应力由p1增加到p2，
引起孔隙比从e1减小到e2，
s
竖向应力增量为△p
可压缩土层
H1 H0 由于
所以
3.单向压缩分层总和法
分别计算基础中心点下地基中各个分
层量s土等的于压△s缩i的变总形和量△si,基础的平均沉降
ei第i层土的
压缩应变
ei土的压缩应变
ei
e1i e2i 1 e1i
ai ( p2i p1i ) pi
1 e1i
Esi
e1i———由第i层的自重应力均值从土的压缩曲线上 得到的相应孔隙比 e2i———由第i层的自重应力均值与附加应力均值之 和从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 4.单向压缩分层总和法计算步 骤 1.绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲
第四章 土的压缩性和地基沉降计算
主要内容
§4.1 土的压缩性 §4.2 地基最终沉降量 §4.3 饱和土渗流固结理论 §4.4 建筑物沉降观测与地基容许变形
§4.1
土的压缩性
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
占总压缩量的1/400不到， 忽略不计
线
2.确定地基沉降计算深度
3.确定沉降计算深度范围内的分层界面
4.计算各分层沉降量
5.计算基础最终沉降量
d
确定基础沉降计算深度
一般取附加应力与自重应力 地
的比值为20％处，即σz=0.2σc 基 σc线
处的深度作为沉降计算深度的 沉
下限
降
σz线
对于软土，应该取σz=0.2σc处，
若沉降深度范围内存在基岩时， 计算至基岩表面为止
基沉降计算经验系数
均质地基土，在侧限条件下，压缩模量Es不随深度而变，
从基底至深度z的压缩量为
s z z dz 1
z
dz
A
0 Es
Es 0 z
Es
深度z范围内的 附加应力面积
附加应力面积
z
z
A z dz p0 Kdz
0
0
附加应力通 代入 式σz=K p0
引入平均附 加应力系数
z
侧限模量
Es
1 e1 a
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
其中
E0 Es
＝1－12－2
土的泊松比， 一般0～0.5 之间
§4.2
地基最终沉降量计算
地基最终沉降量地基变形稳定后基础底面的沉降量
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
无粘性土
透水性好，水易于排出
压缩稳定很快完成
粘性土 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
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
土粒高度在受 压前后不变
整理
其中
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
e
e0
曲线A
曲线B
曲线A压缩性＞曲线B压缩性
e
p p
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
0 Kdz A
z
p0 z
因此附加应力 面积表示为
A p0z
因此
s
p0
z Es
地基沉降计算深度z1nb
zi-1
56
zi
第i层
34
△z 第n层
p0
2
1
2
Ai
zi
34
ip0
p0
1 5
Ai-16
2 zi-1
i-1p0
利用附加应力面积A的等代值计算地基任意深度范围内的 沉降量，因此第i层沉降量为
根据分层总和法基本原理可得成 层地基最终沉降量的基本公式
一、分层总和法
1.基本假设
为了弥补假定
地基是均质、各向同性的半无限线性 变形体，可按弹性理论计算土中应力
在压力作用下，地基土不产生侧向变
所引起误差，取 基底中心点下的 附加应力进行计 算，以基底中点
形，可采用侧限条件下的压缩性指标 的沉降代表基础
2.单一压缩土层的沉降计算
的平均沉降
在一定均匀厚度土层上施加连续均布 荷载，竖向应力增加，孔隙比相应减 小，土层产生压缩变形，没有侧向变 形。
三联固结仪
加压活塞 刚性护环
荷载 透水石 环刀
土样
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
透水石
底座
研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律
H0
H0 /(1
+e
0)
Vv＝e0 Vs＝1
s
H1
H1 /(1
+e)
p Vv＝e Vs＝1
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
计 算 深 度
确定地基分层
1.不同土层的分界面与地下水位
面为天然层面
2.每层厚度hi ≤0.4b
计算各分层沉降量
根据自重应力、附加应力曲线、
计算基础最终沉降量
e-p压缩曲线计算任一分层沉降量
二、《规范》法
由《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）提出
分层总和法的另一种形式 沿用分层总和法的假设，并引入平均附加应力系数和地
1.压缩系数a 2.压缩模量Es 3.变形模量E
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
e
e0
e1 △e M1
e2
△p
斜 率a e＝ e1 e2 p p2 p1
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
M2
a de
dp
p1e-p曲线p2
p 在压缩曲线中，实际采 用割线斜率表示土的压
《规范》用p1＝100kPa、 p2＝200kPa 缩性
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
a e＝ e1 e2 p p2 p1
a1-2≥0.5MPa-1高压缩性土
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