土力学1-第四章土的压缩性与地基沉降计算PPT参考课件
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《土力学》 第四章土的压缩性
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
学习基本要求
内 容
学时A（36学时制）
学时B（54学时制）
室内压缩试验与压缩性指标
1.5
1.5
现场载荷试验与指标
0.5
0.5
第四章土的压缩性与地基沉降计算
学习目标
单击此处添加文本具体内容，简明扼要的阐述您的观点。根据需要可酌情增减文字，以便观者准确的理解您传达的思想。
学习基本要求
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参考学习进度
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轴向应变
主应力差
室内三轴试验
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 一维压缩性及其指标
一、e – p 曲线
0
100
200
300
400
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
压缩系数，kPa-1，MPa-1
1
e0
侧限压缩模量,kPa ,MPa 侧限变形模量
固体颗粒
孔隙
体积压缩系数， kPa-1 ，MPa-1
P(kPa)
Kiss
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation 由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation
学习基本要求
内 容
学时A（36学时制）
学时B（54学时制）
室内压缩试验与压缩性指标
1.5
1.5
现场载荷试验与指标
0.5
0.5
第四章土的压缩性与地基沉降计算
学习目标
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轴向应变
主应力差
室内三轴试验
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 一维压缩性及其指标
一、e – p 曲线
0
100
200
300
400
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
压缩系数，kPa-1，MPa-1
1
e0
侧限压缩模量,kPa ,MPa 侧限变形模量
固体颗粒
孔隙
体积压缩系数， kPa-1 ，MPa-1
P(kPa)
Kiss
第四章土的压缩性与地基沉降计算
Soil compressibility and calculation of foundation deformation 由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
第四章土的压缩性与地基沉降计算
土力学PPT课件： 地基变形计算
e1
e0
h1 h0
1
e0
其中：e0
Gs 1 0
0
w
1
h Vs 0 A
1 e
0
hi ei
❖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。
•压缩性曲线的形状与土样的成分、结构、状态及受力历 史等有关。
•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。
载荷试验
载荷试验观测标准：
a. 每级加载后，按间隔10、10、10、15、15、30分钟 读数，当连续2个小时内，每1个小时的沉降量小于 0.1mm时，可加下一级荷载；
b. 当出现承压板周围土有明显的侧向挤出或发生裂纹 时、当沉降s急剧增大时、当某一级 荷载24小时不能达到稳定标准时， 即可终止加载；
（二）压缩定律
1.压缩系数
e p曲线上任一 点切线斜率 a就表示了相应于压力 p作用下的压缩性。
压缩系数
a de e1 - e2 dp p2 - p1
式中 : a称为压缩系数 单位为MPa-1；
p1 : 相当于某深度处的自重 应力[kPa]； p2 : 相当于某深度处的自重 应力与附
加应力之和[ kPa]；
六、由原始压缩曲线求土的压缩性指标
原始压缩曲线是指室内压缩试验e—logp曲线镜修正 后得出的符合现场原始土体孔隙比与有效应力的关系 曲线。 1. 正常固结土
（1）先作b点 （2）再作c点 （3）然后作bc直线
（原始压缩曲线）
2. 超固结土
（1）先作b1点 （2）过b1点作一直线 （3）再作c点 （4）然后作bc直线 (原始压缩曲线）
体积压缩系数
土力学第四章、土的最终沉降量
工程设计中，我们不但需要预估建筑物基础可能产生 的最终沉降量，而且需要预估建筑物基础达到某一沉降量 所需的时间，亦即需要知道沉降与时间的变化过程。目前 均以饱和土体一维固结理论为研究基础。
一维固结力学模型
一维固结又称单向固结。土体在荷载作用 下土中水的渗流和土体的变形仅发生在一个方 向的固结问题。严格的一维固结问题只发生在 室内有侧限的固结试验中，实际工程中并不存 在。然而，当土层厚度比较均匀，其压缩土层 厚度相对于均布外荷作用面较小时，可近似为 一维固结问题。
使得上式与实测值之间的关系差 距较大。根据统计资料，E0值可 能是βEs值的几倍，一般说来， 土愈坚硬则倍数愈大，而软土的
E0值和βEs值比较接近。
4.2 地基最终沉降量计算
地基最终沉降量的计算方法主要有以 下几种方法：
1、 分层总和法 2、 规范法 3、 理论公式计算法
4.2.1 分层总和法
地基的最终沉 降量，通常采用 分层总和法进行 计算，即在地基 沉降计算深度范 围内划分为若干 层，计算各分层 的压缩量，然后 求其总和。
平均附加应力系数的物理
意义：分层总和法中地基附
加应力按均质地基计算，即 地基土的压缩模量Es不随深 度而变化。从基底至地基任 意深度Z范围内的压缩量为：
z
s'
dz
1
0
Es
0zzdzEAs
4.2.2 规范法分层总和法
附加应力面积：
z
z
Azdz p0dz
0
0
深度 z 范围内 的竖向平均附 加应力系数
土体变形机理非常复杂，土体不是 理想的弹塑性体，而是具有弹性、粘性 、塑性的自然历史的产物。
4.1.3 土的载荷试验及变形模量
通过载荷试验可测定地基变形模量，地 基承载力以及研究土的湿陷性等。
一维固结力学模型
一维固结又称单向固结。土体在荷载作用 下土中水的渗流和土体的变形仅发生在一个方 向的固结问题。严格的一维固结问题只发生在 室内有侧限的固结试验中，实际工程中并不存 在。然而，当土层厚度比较均匀，其压缩土层 厚度相对于均布外荷作用面较小时，可近似为 一维固结问题。
使得上式与实测值之间的关系差 距较大。根据统计资料，E0值可 能是βEs值的几倍，一般说来， 土愈坚硬则倍数愈大，而软土的
E0值和βEs值比较接近。
4.2 地基最终沉降量计算
地基最终沉降量的计算方法主要有以 下几种方法：
1、 分层总和法 2、 规范法 3、 理论公式计算法
4.2.1 分层总和法
地基的最终沉 降量，通常采用 分层总和法进行 计算，即在地基 沉降计算深度范 围内划分为若干 层，计算各分层 的压缩量，然后 求其总和。
平均附加应力系数的物理
意义：分层总和法中地基附
加应力按均质地基计算，即 地基土的压缩模量Es不随深 度而变化。从基底至地基任 意深度Z范围内的压缩量为：
z
s'
dz
1
0
Es
0zzdzEAs
4.2.2 规范法分层总和法
附加应力面积：
z
z
Azdz p0dz
0
0
深度 z 范围内 的竖向平均附 加应力系数
土体变形机理非常复杂，土体不是 理想的弹塑性体，而是具有弹性、粘性 、塑性的自然历史的产物。
4.1.3 土的载荷试验及变形模量
通过载荷试验可测定地基变形模量，地 基承载力以及研究土的湿陷性等。
土力学 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
变形测量 固结容器
百分表
加压上盖
透水石
环刀 压缩
容器
加
压
试样
护环
支架
设 备
《土力学》 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
（2）利用受压前后土粒体积不变和土样截面面积不变两个
条件，可求土样压缩稳定后孔隙比ei
受压前
:VS
(1
e 0
)
H
0
A
受压后:VS (1 e1) H1A
Vs
H 0
A
《土力学》 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
土的固结状态对土的压缩性的影响：
在压力p作用下的地基沉降值si： 正常固结土为s1； 超固结土为s2； 欠固结土为s3。
则有：s2＜s1＜s3
《土力学》 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
pc卡萨格兰德法
① 在e–lgp坐标上绘出试样
的室内压缩曲线； ② 找出压缩曲线上曲率最
Cc
lg
e1 p2
e2 lg
p1
e1 e2 lg p2
p1
一般认为：
cc＜0.2时， 为低压缩性土； cc=0.2～0.4时，属中压缩性土； cc＞0.4时， 属高压缩性土。
图5-6 由e-lgp曲线确定压缩系数cc
《土力学》
第4章 土的压缩性与ຫໍສະໝຸດ 基沉降计算（5）土的回弹与再压缩曲线
H1
A
1e 1e
0
1
受压前后Vs，A不变
H0 H1 H0 s1 1 e0 1 e1 1 e1
e1
e0
s1 H0
1
e0
式中 e0 为土的初始孔隙比，可由土的三个基本实验指标求得，即
第4章-土的压缩性
e1
0.9
e2
0.8
0.7
e
p
高压缩性土 中压缩性土
0.6
p1 p2 e-p曲线
p(kPa )
低压缩性土
§4.2 土的压缩特性
三、土的压缩性指标
（三）压缩指数与回弹再压缩指数 e
1.0 0.9 0.8
1
Cc
在较高的压力范围内， e-lgp曲线近似地为一直线，可 用直线的坡度——压缩指数Cc 来表示土的压缩性高低，即
z
z
z
2 2 z 2 2 E 1 Es 1 z 1 1
无侧向变形条件下二者的理论关系式，用于由Es 求E ，Es恒小于E
§4.2 土的压缩特性
三、土的压缩性指标
土体在侧限条件下孔隙比减 少量与有效压应力增量的比 值（MPa-1）。
§4.4 地基沉降计算的e-p曲线法
一、分层总和法简介
h0
t0
附加应力: z=p 附加有效应力: z=0
0t
附加应力:σz=p 附加有效应力:σz>0
t
附加应力:σz=p 超静孔压: u =0
超静孔隙水压力: u=z=p 超静孔压: u <p
u+ Z'=p
u+ Z'=p
附加有效应力:σz=p
u+ Z'=p
§4.2 土的压缩特性
压缩系数av：
av
e1 e 2 p 2 p1
av mV = 体积压缩系数mv： 1 e1 土在侧限条件下的竖向应变 与应力之比。
e1 e2 Cc 压缩指数Cc： lg p2 lg p1 土体在侧限条件下孔隙比减 少量与有效压应力常用对数 值增量的比值。
清华大学《土力学与地基基础》 PPT课件
地下水在土中的渗透速度一般可按达西 Darcy)根据实验得到的直线渗透定律计算，其
v 公式如下(图1—25)： ki
粘性土的达西定律
v k(i i' )
2—8 地基土(岩)的分类
地基土(岩)分类的任务是根据分类用途和土 (岩)的各种性质的差异将其划分为一定的类别。
土(岩)的合理分类具有很大的实际意义，例 如根据分类名称可以大致判断土(岩)的工程特性、 评价土(岩)作为建筑材料的适宜性以及结合其他 指标来确定地基的承载力等等。阅读33-39页内容。
··········································171 第八章 桩基础设计··········································
第一章 绪 论
一、 土力学、地基及基础的有关概念 1.地基—支撑建筑物荷载、且受建筑物荷载影响的那
一部分地层称为地基。地基有天然地基和人工地基之分。 2.基础--建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础。
第三章 土中应力计算
概述
研究地基的应力和变 形，必须从土的应力与应 变的基本关系出发来研究。 当应力很小时，土的应 力·应变关系曲线就不是 一根直线(图2—1)，亦即 土的变形具有明显的非线 性特征。
假设
地基土为均匀、连续、 各向同性的半空间线性变 形体。
3—1 土的自重应力
一、单层土中自重应力的计算
称为界限粒径。 表l-8提供的是一种常用的土粒粒组的划分方法。
表中根据界限粒径200、20、2、0．05和0．005mm把土 粒分为六大粒组：漂石<块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、 圆砾(角砾)颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。
土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组 的相对含量(各粒组占土粒总量的百 分数)来表示， 称为土的颗粒级配。
v 公式如下(图1—25)： ki
粘性土的达西定律
v k(i i' )
2—8 地基土(岩)的分类
地基土(岩)分类的任务是根据分类用途和土 (岩)的各种性质的差异将其划分为一定的类别。
土(岩)的合理分类具有很大的实际意义，例 如根据分类名称可以大致判断土(岩)的工程特性、 评价土(岩)作为建筑材料的适宜性以及结合其他 指标来确定地基的承载力等等。阅读33-39页内容。
··········································171 第八章 桩基础设计··········································
第一章 绪 论
一、 土力学、地基及基础的有关概念 1.地基—支撑建筑物荷载、且受建筑物荷载影响的那
一部分地层称为地基。地基有天然地基和人工地基之分。 2.基础--建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础。
第三章 土中应力计算
概述
研究地基的应力和变 形，必须从土的应力与应 变的基本关系出发来研究。 当应力很小时，土的应 力·应变关系曲线就不是 一根直线(图2—1)，亦即 土的变形具有明显的非线 性特征。
假设
地基土为均匀、连续、 各向同性的半空间线性变 形体。
3—1 土的自重应力
一、单层土中自重应力的计算
称为界限粒径。 表l-8提供的是一种常用的土粒粒组的划分方法。
表中根据界限粒径200、20、2、0．05和0．005mm把土 粒分为六大粒组：漂石<块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、 圆砾(角砾)颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。
土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组 的相对含量(各粒组占土粒总量的百 分数)来表示， 称为土的颗粒级配。
土力学-第四章-概述 土的压缩性测试方法 张丙印
t
s
s3
s2
s1
t
§4.2 土的压缩性测试方法 – 压缩试验
智者乐水 仁者乐山
压缩曲线及特点
• 侧限变形（压缩）模量：
加载：
Es
Δσ z Δεz
卸载和重加载：
Ee
Δσz Δεz
非线性 弹塑性
土的一般化的压缩曲线
z= p
1 Ee 1 Es
e
z
( e )
侧限压缩试验
18
§4.2 土的压缩性测试方法 – 三轴试验
常规三轴：
• 存在破坏应力
侧限压缩试验：
• 不存在破坏应力 • 存在体积压缩极限
z=p
侧限压 缩试验
常规三 轴试验
e
z
( e )
常规三轴与侧限压缩试验
22
§4.2 土的压缩性测试方法
智者乐水 仁者乐山
变形模量 Et 与侧限变形模量 Es间的关系
虎 εz
σz Et
νt Et
σx σy
克 定 律
墨西哥某宫殿
左部：1709年 右部：1622年 地基：20多米厚粘土
问题： 沉降2.2米，且左右 两部分存在明显的 沉降差。左侧建筑 物于1969年加固
智者乐水 仁者乐山
工程实例
6
§4.1 概述
智者乐水 仁者乐山
墨西哥城的一幢建筑， 可清晰地看见其发生的 沉降及不均匀沉降。该 地的土层为深厚的湖相 沉积层，土的天然含水 量高达 650 ％，液限 500% ，塑性指数 350 ， 孔隙比为 15 ，具有极 高的压缩性。
《土力学1》之第四章
土的压缩性与地基沉降计算
张丙印
清华大学土木水利学院 岩土工程研究所
土力学课件第四章土的压缩性和地基沉降计算
《土工试验方法标准》 土的类别 a1-2 (MPa-1)
e
'
100 200 300 400
高压缩性土 中压缩性土 低压缩性土
0.5
[0.1,0.5) <0.1
p (kPa)
土的压缩性及压缩性指标
（2）压缩指数 土的固结试验的结果也可以绘在半对数坐标上，即坐标横 轴p用对数 坐标，而纵轴e用普通坐标，由此得到的压缩 曲线称为e~lgp曲线。 在较高的压力范围内，e~lgp曲线 近似地为一直线，可用直线的斜率 ——压缩指数Cc来表 示土的压缩性高低，即
量互为倒数。
e1 1
e
孔隙
1 a mv Es 1 e1
p 1 e1 Es e /(1 e1 ) a
固体颗粒
土的压缩性及压缩性指标
§4.2.3 土的荷载试验及变形模量
1、现场荷载试验
教材117
土的压缩性及压缩性指标
土的压缩性及压缩性指标
2、土的侧压力系数及变形模量 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。 x y K0 x K0 z z z K0与泊松比有如下关系：
土的压缩性及压缩性指标
侧限压缩试验 变形测量 侧限压缩仪（固结仪） 固结容器
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 加 压 设 备
支架
土的压缩性及压缩性指标
•只在竖直方向上进行压缩
•变形是由孔隙体积的减小引起的
A H0 A (H0 S ) 1 e0 1 e1 ei av S e0 e1 H0 1 e0
计算基底应力计算基底处附加应力kpa75kpa251675计算地基中的附加应力地基受压层厚度zn确定地基沉降计算分层计算各层土的压缩量计算地基中的附加应力地基受压层厚度zn确定地基沉降计算分层计算各层土的压缩量43地基沉降量计算柱基础中点最终沉降量16971442916596465mm自基底深度z土层厚度自重应力kpa附加应力kpa孔隙比附加应力平均值kpa分层土压缩变形量165100250097251212363100602229866009591931697251357751012501461577609572101442411671351020500811315109544649166019875103000044717390952445596表46分层总和法计算地基沉降量表46分层总和法计算地基沉降量43地基沉降量计算例题42墙下条形基础宽度为20m传至地面的荷载为100knm基础理置深度为12m地下水位在基底以下06m如下图所示地基土的室内压缩试验试验ep数据下表所示用分层总和法求基础中点的沉降量
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• 一维压缩：基本方法 • 复杂条件：修正
§4.2 土的压缩性测 试方法
§4.3 一维压缩性及 其指标
§4.4 地基的最终沉 降量计算
沉降
速率
• 一维固结 • 三维固结
§4.5 饱和土体的渗 流固结理论
主线、重点：一维问题！
概述
第四章：土的压缩性与地基沉降计算
§4.1 §4.2 §4.3 §4.4 §4.5
常规三轴：
• 存在破坏应力
侧限压缩试验：
• 不存在破坏应力 • 存在体积压缩极限
z=p
侧限压 缩试验
常规三 轴试验
z
e0 (1e0)
常规三轴与侧限压缩试验
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
变形模量 E 与侧限变形模量 Es间的关系
虎
z
z E
E
x y
克 定
x
x E
E
概述 土的压缩性测试方法 一维压缩性及其指标 地基的最终沉降量计算 饱和土体的渗流固结理论
§4.2 土的压缩性测试方法
室内试验
• 侧限压缩试验 • 三轴压缩试验 • 其他特殊试验
现场试验
• 荷载试验 • 旁压试验
仁者乐山 智者乐水
一维问题 三轴应力状态
土的变形特性测定方法
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
墨西哥某宫殿
工程实例
§4.1 概述
Kiss
仁者乐山 智者乐水
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
工程实例
§4.1 概述
仁者乐山 智者乐水
基坑开挖，引起阳台裂缝
工程实例
§4.1 概述
建新 筑建 物筑 开引 裂起
原 有
仁者乐山 智者乐水
§4.1 概述
仁者乐山 智者乐水
高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除
《土力学1》之第四章
土的压缩性与地基沉降计算
第四章：土的压缩性与地基沉降计算
本章提要
• 土的压缩性 -测试方法和指标 • 地基的最终沉降量-分层总合法 • 地基的沉降过程-饱和土渗流固结理论
本章特点 • 有一些较严格的理论
• 有较多经验性假设和公式
学习难点
• 应力历史及先期固结压力 • 不同条件下的总沉降量计算 • 渗流固结理论及参数
§4.3 一维压缩性及其指标
仁者乐山 智者乐水
- p（或）曲线 e – p（或）曲线
由侧限压缩试 验整理得到的
e – lgp（或lg）曲线
三条常用曲线
先期固结压力
原位压缩曲线及原位再压缩曲线
• 变形模量： E z z
弹性模量
• 泊松比： x 3 z 1
• 与围压有关 • 非线性（弹塑性） • 剪胀性
土的一般化的应力应变曲线
1 3
1
1
Et
Ei
p e
1
固结排水试验
§4.2 土的压缩性测试方法
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（固结）仪
仁者乐山 智者乐水
变形测量 固结容器
加
压
设
支架
备
§4.2 土的压缩性测试方法
侧限压缩试验 • 施加荷载，静置至 变形稳定 • 逐级加大荷载
测定：
• 轴向压缩应力 • 轴向压缩变形
透水石
试样
仁者乐山 智者乐水
百分表 加压上盖 环刀 压缩 容器
护环
p
P
P
3
P
2
1
es
e
0
ee
1
2s
2
1 非线性弹性
1-3 14
3 2
1 弹塑性
土的本构模型
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
自学
荷载试验与旁压试验
第四章：土的压缩性与地基沉降计算
§4.1 §4.2 §4.3 §4.4 §4.5
概述 土的压缩性测试方法 一维压缩性及其指标 地基的最终沉降量计算 饱和土体的渗流固结理论
土的压缩变形问题
土的压缩性测试方法 一维压缩性及其指标 地基的最终沉降量计算 饱和土体的渗流固结理论
试验方法 压缩性指标 沉降的大小 沉降的过程
土的压缩性与地基沉降计算
4-2 (用Es1-2计算, 不计沉降计算经验系数s
粗砂可以按一层计算)
4-3 (D=1.5m, 考虑沉降计算经验修正系数，p0=fk) 4-6 （按一层计算） 4-7(1)(2)(3)(4)(6)
第四章：土的压缩性与地基沉降计算
§4.1 §4.2 §4.3 §4.4 §4.5
概述 土的压缩性测试方法 一维压缩性及其指标 地基的最终沉降量计算 饱和土体的渗流固结理论
§4.1 概述
左部：1709年 右部：1622年 地基：20多米厚粘土
问题： 沉降2.2米，且左右 两部分存在明显的 沉降差。左侧建筑 物于1969年加固
常用试验类型
类型
固结 排水
施加 3
固结
固结 不排水
固结
不固结 不排水
不固结
施加 1-3 排水
不排水
不排水
量测
体变
孔隙水 压力 孔隙水 压力
百分表
围压 力3 阀门
仁者乐山 智者乐水
横梁 量力环
பைடு நூலகம்
量 水 管
孔压
试
量测
样
马达
阀门
常规三轴压缩试验
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
一般化的应力应变曲线
s2
1
t
s
3
e
3
t
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
压缩曲线及特点
• 侧限变形（压缩）模量：
加载：
Es
z z
卸载和重加载：
Ee
z z
非线性 弹塑性
土的一般化的压缩曲线
z=p
1 Ee 1 Es
z
e0 (1e0)
侧限压缩试验
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
应力应变关系 曲线的比较
工程实例
§4.1 概述
仁者乐山 智者乐水
建 筑 物 立 面 高 差 过 大
工程实例
§4.1 概述
建筑物过长：长高比7.6:1
仁者乐山 智者乐水
47m
39
87
150
194 199
175
沉降曲线(mm)
工程实例
§4.1 概述
仁者乐山 智者乐水
压缩性
测试
最终沉
降量
• 室内：三轴压缩 侧限压缩
• 室外：荷载试验 旁压试验
仁者乐山 智者乐水
土体的特点：散粒体
▪ 塑性变形 • 大孔隙消失 • 接触点颗粒破碎 • 颗粒相对滑移 • 扁平颗粒断裂
体应变主要由孔隙体积变化引起 剪应变主要由土颗粒的大小和排列形态变化引起
土体变形的机理
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
1-3 f 1
E
1 线弹性-理想塑性
1-3 1
y z
律
y
y E
E
z
x
侧限条件 x y 0
x y xy1 z
则: z z E 1E 1 2 E z 11 2 2
Ez z
112 2 Es
E < Es
常规三轴与侧限压缩试验
§4.2 土的压缩性测试方法
土体的变形特性
▪ 弹性变形 • 接触点处弹性变形 • 弹性挠曲变形 • 颗粒翻转的可逆性 • 封闭气泡受压
§4.2 土的压缩性测 试方法
§4.3 一维压缩性及 其指标
§4.4 地基的最终沉 降量计算
沉降
速率
• 一维固结 • 三维固结
§4.5 饱和土体的渗 流固结理论
主线、重点：一维问题！
概述
第四章：土的压缩性与地基沉降计算
§4.1 §4.2 §4.3 §4.4 §4.5
常规三轴：
• 存在破坏应力
侧限压缩试验：
• 不存在破坏应力 • 存在体积压缩极限
z=p
侧限压 缩试验
常规三 轴试验
z
e0 (1e0)
常规三轴与侧限压缩试验
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
变形模量 E 与侧限变形模量 Es间的关系
虎
z
z E
E
x y
克 定
x
x E
E
概述 土的压缩性测试方法 一维压缩性及其指标 地基的最终沉降量计算 饱和土体的渗流固结理论
§4.2 土的压缩性测试方法
室内试验
• 侧限压缩试验 • 三轴压缩试验 • 其他特殊试验
现场试验
• 荷载试验 • 旁压试验
仁者乐山 智者乐水
一维问题 三轴应力状态
土的变形特性测定方法
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
墨西哥某宫殿
工程实例
§4.1 概述
Kiss
仁者乐山 智者乐水
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
工程实例
§4.1 概述
仁者乐山 智者乐水
基坑开挖，引起阳台裂缝
工程实例
§4.1 概述
建新 筑建 物筑 开引 裂起
原 有
仁者乐山 智者乐水
§4.1 概述
仁者乐山 智者乐水
高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除
《土力学1》之第四章
土的压缩性与地基沉降计算
第四章：土的压缩性与地基沉降计算
本章提要
• 土的压缩性 -测试方法和指标 • 地基的最终沉降量-分层总合法 • 地基的沉降过程-饱和土渗流固结理论
本章特点 • 有一些较严格的理论
• 有较多经验性假设和公式
学习难点
• 应力历史及先期固结压力 • 不同条件下的总沉降量计算 • 渗流固结理论及参数
§4.3 一维压缩性及其指标
仁者乐山 智者乐水
- p（或）曲线 e – p（或）曲线
由侧限压缩试 验整理得到的
e – lgp（或lg）曲线
三条常用曲线
先期固结压力
原位压缩曲线及原位再压缩曲线
• 变形模量： E z z
弹性模量
• 泊松比： x 3 z 1
• 与围压有关 • 非线性（弹塑性） • 剪胀性
土的一般化的应力应变曲线
1 3
1
1
Et
Ei
p e
1
固结排水试验
§4.2 土的压缩性测试方法
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（固结）仪
仁者乐山 智者乐水
变形测量 固结容器
加
压
设
支架
备
§4.2 土的压缩性测试方法
侧限压缩试验 • 施加荷载，静置至 变形稳定 • 逐级加大荷载
测定：
• 轴向压缩应力 • 轴向压缩变形
透水石
试样
仁者乐山 智者乐水
百分表 加压上盖 环刀 压缩 容器
护环
p
P
P
3
P
2
1
es
e
0
ee
1
2s
2
1 非线性弹性
1-3 14
3 2
1 弹塑性
土的本构模型
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
自学
荷载试验与旁压试验
第四章：土的压缩性与地基沉降计算
§4.1 §4.2 §4.3 §4.4 §4.5
概述 土的压缩性测试方法 一维压缩性及其指标 地基的最终沉降量计算 饱和土体的渗流固结理论
土的压缩变形问题
土的压缩性测试方法 一维压缩性及其指标 地基的最终沉降量计算 饱和土体的渗流固结理论
试验方法 压缩性指标 沉降的大小 沉降的过程
土的压缩性与地基沉降计算
4-2 (用Es1-2计算, 不计沉降计算经验系数s
粗砂可以按一层计算)
4-3 (D=1.5m, 考虑沉降计算经验修正系数，p0=fk) 4-6 （按一层计算） 4-7(1)(2)(3)(4)(6)
第四章：土的压缩性与地基沉降计算
§4.1 §4.2 §4.3 §4.4 §4.5
概述 土的压缩性测试方法 一维压缩性及其指标 地基的最终沉降量计算 饱和土体的渗流固结理论
§4.1 概述
左部：1709年 右部：1622年 地基：20多米厚粘土
问题： 沉降2.2米，且左右 两部分存在明显的 沉降差。左侧建筑 物于1969年加固
常用试验类型
类型
固结 排水
施加 3
固结
固结 不排水
固结
不固结 不排水
不固结
施加 1-3 排水
不排水
不排水
量测
体变
孔隙水 压力 孔隙水 压力
百分表
围压 力3 阀门
仁者乐山 智者乐水
横梁 量力环
பைடு நூலகம்
量 水 管
孔压
试
量测
样
马达
阀门
常规三轴压缩试验
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
一般化的应力应变曲线
s2
1
t
s
3
e
3
t
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
压缩曲线及特点
• 侧限变形（压缩）模量：
加载：
Es
z z
卸载和重加载：
Ee
z z
非线性 弹塑性
土的一般化的压缩曲线
z=p
1 Ee 1 Es
z
e0 (1e0)
侧限压缩试验
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
应力应变关系 曲线的比较
工程实例
§4.1 概述
仁者乐山 智者乐水
建 筑 物 立 面 高 差 过 大
工程实例
§4.1 概述
建筑物过长：长高比7.6:1
仁者乐山 智者乐水
47m
39
87
150
194 199
175
沉降曲线(mm)
工程实例
§4.1 概述
仁者乐山 智者乐水
压缩性
测试
最终沉
降量
• 室内：三轴压缩 侧限压缩
• 室外：荷载试验 旁压试验
仁者乐山 智者乐水
土体的特点：散粒体
▪ 塑性变形 • 大孔隙消失 • 接触点颗粒破碎 • 颗粒相对滑移 • 扁平颗粒断裂
体应变主要由孔隙体积变化引起 剪应变主要由土颗粒的大小和排列形态变化引起
土体变形的机理
§4.2 土的压缩性测试方法
仁者乐山 智者乐水
1-3 f 1
E
1 线弹性-理想塑性
1-3 1
y z
律
y
y E
E
z
x
侧限条件 x y 0
x y xy1 z
则: z z E 1E 1 2 E z 11 2 2
Ez z
112 2 Es
E < Es
常规三轴与侧限压缩试验
§4.2 土的压缩性测试方法
土体的变形特性
▪ 弹性变形 • 接触点处弹性变形 • 弹性挠曲变形 • 颗粒翻转的可逆性 • 封闭气泡受压