土的压缩性系数
第二章 土的压缩性分析
压缩指数
Cc<0.2时，为低压缩性土； Cc=0.2~0.4时，为中压缩性土； Cc>0.4时，为高压缩性土。
(三)压缩模量(侧限压缩模量)
根据e p 曲线，可以求算另一个压缩性指标——压
缩模量。它的定义是土在完全侧限条件下的竖向附加压应
力与相应的应变增量之比值。土的压缩模量可根据下式计
算：
粘土
0.18~0.25
0.25~0.33
0.33 坚硬状态 0.33 可塑状态 0.43
软塑及流塑 0.53 状态 坚硬状态 0.33 可塑状态 0.53
软塑及流塑 0.72 状态
0.15~0.20 0.20~0.25 0.25 0.25 0.30 0.35
0.25 0.35 0.42
β
0.95~0.90 0.90~0.83 0.83 0.83 0.74 0.62
Vs
H0 1 e0
A H 1 e
A
(H0 s) 1 e
A
e
e0
s H0
(1
e0 )
只要测定土样在各级压力作用下的稳定压缩量后，就可
按上式算出相应的孔隙比e，从而绘制土的压缩曲线。 压缩曲线可按两种方式绘制，一种是采用普通直角座
标绘制的曲线 在常规试验中，一般按50、100，200， 300，400kPa五级加荷，另一种的横座标则取的常用对 数取值，即采用半对数直角座标纸绘制成曲线，试验时 以·较小的压力开始，采取小增量多级加荷，并加到较大 的荷载(例如1000kPa)为止.
可以互换算的。
与E s
两者在理论上是完全
从侧向不允许膨胀的压缩试验土样中取一微单元体
进行分析，可得 E0 与 Es 两者具有如下关系
潘正风《数字测图原理与方法》(第3版)课后习题及详解(土的压缩性)【圣才出品】
第五章土的压缩性1．通过固结试验可以得到哪些土的压缩性指标？如何求得？答：（1）通过固结试验可以得到压缩系数，压缩指数，压缩模量三种压缩性指标。
（2）土的压缩系数是指土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压应力增量的比值（MPa-1），即e-p曲线中某一压力段的割线斜率；压缩指数是指土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压应力常用对数值增量的比值，即e-lgp曲线中某一压力段的直线斜率；压缩模量是指土体在侧限条件下的竖向附加压应力与竖向应变之比值（MPa）。
2．通过现场（静）载荷试验可以得到那些土的力学性质指标？答：通过现场（静）载荷试验可以同时测定地基承载力和土的变形模量。
3．室内固结试验和现场载荷试验都不能测定土的弹性模量，为什么？答：（1）土的弹性模量是指土体在侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。
变形包括了可恢复的弹性变形和不可恢复的残余变形两部分。
（2）室内固结实验和现场载荷试验都不能提供瞬时荷载，它们得到的压缩模量和变形模量时包含残余变形在内，和弹性模量有根本区别。
4．试从基本概念、计算公式及适用条件等方面比较压缩模量、变形模量与弹性模量，它们与材料力学中的杨氏模量有什么区别？答：（1）土的压缩模量E s的定义是土在侧限条件下的竖向附加应力与竖向应变之比值。
土的压缩模量是通过土的室内压缩试验得到的。
土的变形模量E o的定义是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。
土的变形模量时现场原位试验得到的。
土的压缩模量和变形模量理论上是可以换算的：E o=β·E s，但影响因素较多不能准确反映他们之间的实际关系。
（2）土的弹性模量E的定义是土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。
土的弹性模量由室内三轴压缩试验确定。
5．根据应力历史可将土（层）分为那三类土（层）？试述它们的定义。
答：根据应力历史可将土（层）分为：①正常固结土：在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重。
②超固结土：历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力。
土的力学性质指标
土的力学性质指标1．压缩系数土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。
压缩系数按下式计算：21211000p p e e a --⨯= （1-1） 式中 1000——单位换算系数；a ——土的压缩系数（MPa -1）；p 1、p 2——固结压力（kPa ）：e 1、e 2——相对应于p 1、p 2时的孔隙比。
评价地基压缩性时，按p 1为100kPa ，p 2为200kPa ，相应的压缩系数值以a 1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：（1）当a 1-2＜0.1MPa -1时，为低压缩性土；（2）当0.1≤a 1-2＜0.5MPa -1时，为中压缩性土；（3）当a 1-2≥0.5MPa -1时，为高压缩性土。
2．压缩模量工程上也常用室内试验求压缩模量E s 作为土的压缩性指标。
压缩模量按下式计算：ae E s 01+= （1-2） 式中 Es ——土的压缩模量（MPa ）；e 0——土的天然（自重压力下）孔隙比；a ——从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa -1）。
用压缩模量划分压缩性等级和评价土的压缩性可按表1-1规定。
地基土按E s 值划分压缩性等级的规定 表1-13．抗剪强度土在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度，一般用室内直剪、原位直剪、三轴剪切试验、十字板剪切试验、野外标准贯入、动力触探、静力触探等试验方法进行测定。
它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。
（1）抗剪强度计算土的抗剪强度一般按下式计算：τf＝σ·tgφ＋c（1-3）式中τf——土的抗剪强度（kPa ）；σ——作用于剪切面上的法向应力（kPa）；φ——土的内摩擦角（°），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角；c——土的粘聚力（kPa），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土c＝0。
（2）土的内摩擦角φ和粘聚力c的求法同一土样切取不少于4个环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后，用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度τ与法向应力σ的相关直线，直线交τ值的截距却为土的粘聚力c，砂土的c=0，直线的倾斜角即为土的内摩擦角切，见图6-1。
土力学5-土的压缩性
e1e0H s10 1e0
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
e0 ds(1编w辑0p)pt w 1
《土力学》 第5章 土的压缩性
（3）压缩曲线（e-p曲线）的绘制
根据固结试验各级荷载pi相应的稳定 压缩量Si，可求得相应孔隙比ei
e0 e
孔隙
1
固体颗粒
eie0(1e0)S i/H 0
土卸压回弹，弹性变形可恢复，残余变形不能恢复；
△ 再压缩曲线cdf df段就像是ab段的延续；
e
原位压
A
缩曲线
在半对数曲线上存在同样 的现象。
回弹模量Ec：
土体在侧限条件下卸荷或再 加荷时竖向附加压应力与竖向 应变之比。
沉积过程
C
B
取样过程
压缩试 验
D
编辑ppt
p p(lg)
《土力学》 第5章 土的压缩性
土的固结：土体在外力作用下，压缩随时间增长的过程。 压缩性试验
室内试验方法——压缩试验 现场测试——荷载试验。
编辑ppt
《土力学》
第5章 土的压缩性
5.2 固结试验及压缩性指标
（一）固结试验及压缩曲线 （1）试验简介
变形测量 固结容器
透水石
试样
百分表 加压上盖 环刀 压缩 容器
护环
支架
备加 压 设章 土的压缩性
土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。
土的压缩可以只看做是土中水和气体从孔隙中被挤出； 土颗粒相应发生移动，重新排列，靠拢挤紧，土孔
隙体积减小； 饱和土则主要是孔隙水的挤出。
土的压缩变形的快慢与土的渗透性有关
透水性大的饱和无粘性上，完成压缩变形的过程短； 而透水性小的饱和粘性土，压缩变形稳定所需的时间长。
土的压缩性和地基变形计算
土的压缩性和地基变形计算一、土的压缩性计算方法1.倒数法这种计算方法是通过土体在一定应力范围内的压缩变形数据，利用线性拟合方法得到的压缩指数。
数学公式为：Cc=1/ε其中，Cc为压缩指数，ε为压缩应变。
2.趋势线法这种方法是通过土体在不同应力水平下的压缩变形数据，利用非线性拟合方法得到的压缩指数。
数学公式为：Cc=aσ^b其中，Cc为压缩指数，σ为应力水平，a和b为经验系数。
3.液限试验法这种方法是通过液限试验得到土的液限含水量（wL）和塑限含水量（wP），然后通过经验公式计算压缩指数。
数学公式为：Cc=(wL-wP)/wP其中，Cc为压缩指数，wL和wP为液限含水量和塑限含水量。
二、地基变形计算方法地基变形通常分为沉降和倾斜两种形式。
它受到外加载荷、土的性质、环境温度等多种因素的影响。
下面介绍几种地基变形计算方法：1.弹性计算法这种方法适用于土壤刚度较高且加载荷较小的情况。
它通过弹性力学的原理，利用弹性模量和应力分布进行计算。
数学公式为：Δh=(σ/E)*B其中，Δh为地表沉降，σ为基底应力，E为弹性模量，B为基底宽度。
2.线性弹塑性计算法这种方法适用于土壤刚度较低但有一定强度的情况。
它通过引入塑性曲线和初始剪胀量进行计算。
数学公式为：Δh = Δhs + Δhp其中，Δhs为弹性沉降，Δhp为塑性沉降。
3.经验推算法这种方法是通过统计和经验总结，根据类似的工程经验进行估计。
根据工程的特点，选择合适的经验公式进行计算。
这种方法相对简单方便，但精度较低。
三、影响因素1.土的性质土的类型、颗粒大小和形状、含水量等因素都会影响土的压缩性和变形特性。
2.外加载荷外加载荷的大小和分布形式对土体的压缩性和变形有直接影响。
3.环境温度环境温度的变化会导致土体的收缩或胀大，从而引起地基的变形。
4.周围土体状态如果周围土体存在固结或胀大，会对地基的变形产生影响。
总结：。
基本概念：土的压缩系数和压缩模量
基本概念：土的压缩系数和压缩模量
一、压缩模量：物体在受三轴压缩时应力与应变的比值。
实验上可由应力-应变曲线起始段的斜率确定。
径向同性材料的压缩模量值常与其杨氏模量值近似相等。
土的压缩模量指在侧限条件下土的垂直向应力与应变之比，是通过室内试验得到的，是判断土的压缩性和计算地基压缩变形量的重要指标之一。
二、概念：压缩系数：压缩系数，是描述物体压缩性大小的物理量。
通常可将常规压缩试验所得的e-p数据采用普通直角坐标绘制成e-p曲线，如图4-1所示。
设压力由p1增至p2，相应的孔隙比由e1减小到e2，当压力变化范围不大时，可将M1M2一小段曲线用割线来代替，用割线M1M2的斜率来表示土在这一段压力范围的压缩性，即：
式中a为压缩系数，MPa^(-1)；压缩系数愈大，土的压缩性愈高。
从图4-1可以看出，压缩系数a值与土所受的荷载大小有关。
工程中一般采用100～200 kPa压力区间内对应的压缩系数a1-2来评价土的压缩性。
即
a1-2<0.1 MPa^(-1)属低压缩性土；
0.1 MPa^(-1)≤a1-2<0.5 MPa^(-1)属中压缩性土；
a1-2≥0.5MPa^(-1)属高压缩性土。
三、压缩系数是室内验算试验中最直接得到的指标，是土力学所特有的指标之一。
压缩模量的定义主要是为了利用虎克定律而设置，工程中也比较习惯使用这一指标。
压缩系数a1-2与土的压缩性的关系
压缩系数a1-2与土的压缩性的关系
土壤的压缩性是一个研究土壤特性的重要指标，它可以反映土壤受力变形能力
大小。
压缩系数a1-2是计算土壤压缩性的一个重要因素，它决定了土壤在受到压
力变形时的变形程度。
因此，土壤压缩系数a1-2与土壤压缩性之间存在着密切联系。
首先，土壤压缩系数a1-2与土壤压缩性正相关，也就是说，土壤压缩系数
a1-2越大，土壤的压缩性就越大。
这是因为土壤压缩系数a1-2反映了土壤在受力
变形时的变形程度，受力变形程度越大，土壤就越易于变形，也就是其压缩性越大；反之，土壤压缩系数越小，土壤在受力作用下变形程度也就越小，土壤的压缩性也就相对较小。
同时，土壤压缩系数a1-2受土壤类型的影响而变化，不同类型的土壤的压缩
系数也不同。
其中粘土的压缩系数最大，大多数情况下超过30；砂质土壤的压缩
系数一般在10-20之间，而砾石土的压缩系数甚至可以低于10。
因此，不同土壤
的压缩系数也会对土壤的压缩性造成影响。
总之，土壤压缩系数a1-2与土壤压缩性之间存在着一定关系。
土壤压缩系数
a1-2越大，土壤的压缩性就越大；同时，不同类型的土壤的压缩系数也会受到不
同程度的影响，从而对土壤的压缩性造成影响。
土的压缩性和地基沉降计算
Tv cvt / H 2
U z f (Tv )
Tv
Cvt H2
k(1 e)
a w
t H2
Tv
Cvt1 H12
Cvt2
H
2 2
t1 t2
H12 H22
当压缩应力分布与排水条件都相同时，达到同一 固结度所需时间之比等于排水距离H的平方之比。
4.3.3 地基沉降与时间关系计算步骤
最终沉降量
沉降与时间的关系
2.地基沉降的原因：
• 外因：主要是建筑物荷载在地基中产生 的附加应力。（宏观分析）
• 内因：土的三相组成。（微观分析）
A)地基沉降的外因:通常认为地基土层在自重作 用下压缩已稳定，主要是建筑物荷载在地基中 产生的附加应力。
z0
A
施工前 z0
p
施工后 p
4.1.3 土的压缩性原位测试
原位测试方法适用于： • 地基土为粉、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。
原位测试方法包括： 载荷试验、静力触探试验、旁压试验等
载荷试验示意图
反压重物
反力梁
千斤顶 百分表
基准梁
荷载板
载荷试验结果分析图－地基土的变形模量
饱和土中总应力与孔隙水压力、有效应力之 间存在如下关系：
4.3.2 土的单向固结理论
1、饱和土体渗流固结过程
2、两种应力在深度上随时间的分布
u f (z,t)
3、不同排水条件下一维渗流固结过程
单面排水
双面排水
4、土的单向固结理论－太沙基一维固结理论
适用条件：荷载面积远大于压缩土层的厚度，地 基中孔隙水主要沿竖向渗流。
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土的压缩系数
——
e-p曲线上任一点的切线斜率a表示了相应于压力P作用下土的压缩性，称a为土的压缩系数，即：
式中负号表示随着压力P的增加，e逐渐减少。
一般研究土中某点由原来的自重应力P1增加到外荷作用下的土中应力P2这一压力间隔所表征的压缩性。
设压力P1增至P2，相应的孔隙比由e1减小到e2，则与应力增量P＝P2-P1对应的孔隙变化为e＝e2
－e1。
此时，土的压缩性可用图中割线M1M2的斜率表示。
设割线与横座标的夹角为α ,则：
式中a－-土的压缩系数，kPa-1或Mpa-1
p1－一般是指地基某深处土中竖向自重应力，kPa；
p2--地基某深度处土中自重应力与附加应力之和，kPa
e1--相应于p1作用下压缩稳定后的孔隙比。
e2--相应于p2作用下压缩稳定后的孔隙比。
为了便于应用和比较，通常采用压力间隔由p1＝100kPa增加到p2＝200kPa时所得的压缩系数a1-2来评定土的压缩性如下：
当a1－2＜0.1M Pa-1时，属低压缩性土
0.1≤ a1－2＜0.5M Pa-1时，属中压缩性土
a1－2≥0.5M Pa-1时，属高压缩性土。