土的压缩性与地基沉降

土试样
刚性护环
p
P
P
3
P
2
1
es
e
0
ee
1
s
2s
2
1
t
s
3
e
3
t
试验过程
•施加某级荷载，静置至变形稳定，再逐级加大荷载
压缩试验加荷：常规加荷等级p为：50、100、200、
300、400kPa。每一级荷载要求恒压24小时或当在1小时内 的压缩量不超过0.01mm时，认为变形已经稳定，并测定稳 定时的总压缩量，这称为慢速压缩试验法。
4.4 固结理论
4.3
沉降计算
时间-沉降关系 最终沉降
4.2
压缩性
压缩试验 压缩参数
5.2 土压缩性的试验及指标
一、室内侧限压缩试验
压缩仪
百分表 压缩盒
框架
加载装 置
室内侧限压缩试验
亦称固结试验。
透水石
百分表 加荷板 环刀
环刀内径通常 有 6.18cm 和 7.98cm 两种，截面积为 30cm2 和 50cm2 ， 高 度为2cm；
a e '
单位：Mpa-1
a常用作比较土的压缩性大小
e
e0
斜 率a e＝ e1 e2
e1
M1
△e
e2
△p
M2
p p2 p1
p1
p2
p
e-p曲线
土的类别 高压缩性土 中压缩性土 低压缩性土
a1-2 (MPa-1) >0.5
0.1-0.5 <0.1
《规范》用p1＝100kPa、 p2＝200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性
e0 )
P
H e
e0
p2
p1
t
e1 e2H 2 H1
H 3
e3
t
有关压缩指标
压缩性不同的土，曲线形状不同。曲线愈陡，说明土的压缩 性愈高。
e e0
曲线A
曲线B
曲线A压缩性＞曲线B压缩性
ei
pi
p
e-p曲线
根据e-p曲线可以得到两个压缩性指标：
✓ 1.压缩系数a ✓ 2.压缩模量Es
1. 压缩系数a
卸载段和再压缩段的平均斜率称为回弹指数或再压缩指数Ce。 通常Ce＜＜Cc，一般粘性土的Ce≈（0.l～0.2）Cc。
二、现场载荷试验及变形模量 1. 现场载荷试验方法
现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于 地基土上的载荷板施加荷载，观测沉降与荷载的关系， 并将各级荷载与相应的稳定沉降量绘制成p-s曲线。
H1/(1+e)
H0 H0/(1+e0)
H1 H0 H
土粒高度在受 压前后不变
H0 H1
1 e0 1 e
整理
e0
s (1 0
w0 )
1
H e e0 H0 (1 e0 )
绘制e-p曲线
e
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6 0 100 200 300 400 P(kPa)
ei
e0
H i H0
(1
第五章 土的压缩性和地基沉降计算
• 5.1 概述 • 5.2 土压缩性的试验及指标 • 5.3 地基沉降实用计算方法 • 5.4 饱和粘性土地基沉降与时间关系
沉降发生前
重物
5.1 概述
第一节 概述 土的压缩性的特点（1）
沉降发生过程
重物
沉降结束
重物
松软
慢慢压实
压实后
第一节 概述 土的压缩性的特点（1）
2. 压缩模量Es
土在完全侧限条件下竖向应力增量Δp与相应的应变增量
Δe的比值，称为压缩模量，即
Es
p
e
p H H1
无侧向变形，即横截面积不变，根据土粒所占高度不变
的条件，H可用相应的孔隙比的变化e e1 e2 来表示：
说明：
H1 H 2 H1 H 1 e1 1 Fra biblioteke2 1 e2
H
e1 e2 1 e1
单向压缩试验的各种参数的关系
指标
指标
a
mv
Es
a
1
mv(1+e0) (1+e0)/Es
mv
a/(1+e0)
1
Es
(1+e0)/a
1/mv
1/Es 1
P90
e-lgp曲线及有关指标
当采用半对数的直角坐标来绘制室内侧限压缩试验 e-p关系时，就得到了e-lg p曲线。
e
1
e-lg p曲线得到两个压缩性指标：
与压缩系数a的 不同之处
（1）压力较大时为常数，不随压力变化而变化；
（2） Cc值大，压缩性越高。低压缩性土的Cc一般小于0.2，高 压缩性土的Cc值一般大于0.4。
(2) 回弹指数Ce
能够反映土的应力历史 （后文中讲解）
1
e
Cc
0.9
0.8 1 Ce
0.7
0.6
lg p(kPa)
100
500
土的回弹-再压缩曲线
*实际工程中，为减少室内试验工作量，每级荷载恒压1～2 小时测定其压缩量，在最后一级荷载下才压缩到24小时。
计算孔隙比e
根据上述压缩试验可得到压缩后土样的孔隙。
Vv＝e0 Vs＝1
H1
ΔH
p Vv＝e Vs＝1
土样在压缩前后 变形量为ΔH，整 个压缩过程中土 粒体积和截面积 不变，所以固体 颗粒高度不变。
土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性， 有两个特点：
(1) 土的压缩主要是由于孔隙体积减少而引起的。
❖ 压缩量的组成：
➢ 固体颗粒的压缩 ➢ 土中水的压缩 ➢ 水的排出
占总压缩量的1/400不到， 忽略不计。
➢ 空气压缩 ➢ 空气的排出
压缩量主要组成部分。
对于饱和土在外力作用下水沿着土中孔隙排出，从而引
试验装置：
2 3
1
6 4 5
1. 地 基土现 场载荷
试验
1－载荷板 2－千斤顶 3－百分表 4－平台 5－枕木 6－堆重
载荷试验p-s曲线
p(kPa)
2. 变形模量
根据p-s曲线，计算变形量(式4－22)
s(mm)
E0
pb(1 2 )
H1
e
1 e1
H1
Es
p H H1
p e 1 e1
1 e1 a
（1） a与Es都不是常数，而是随着压力大小而变化。 （2）Es与a大小成反比， Es愈大， a愈小，则土的压缩性愈低。
此外，工程上还常mv用体积压缩系数作为地基沉降的计算参数。
mv
1 Es
a 1 e0
体积压缩系数， kpa-1 ，Mpa-1
起土体积减少而发生压缩。
(2) 粘性土的压缩会随时间而增长，这个随时间而增 长的过程就称为土的固结。
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
沉降：在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩 而引起的竖向位移。
研究建筑物地基沉降包含两方面的内容： 1) 绝对沉降量(最终沉降)； 2) 沉降与时间的关系。
Cc
0.9
✓ 压缩指数Cc
✓ 回弹指数Ce
0.8
(1) 压缩指数Cc
0.7
当压力较大时，e-lg p曲线 接近直线；
0.6
lgp(kPa)
100e-logp曲线 500
压缩指数 e-lg p曲线直线段的斜率Cc：
Cc
lg
e1 p2
e2 lg
p1
e1 e2 lg p2
无量纲量指标
p1
Cc特性：