土的压缩性
土的压缩性资料
06
结论与展望：提高土体压缩性评 估准确性策略探讨
完善实验室测定方法和技术
改进传统压缩试验
通过优化试验条件、提高试验精度和重复性，减少试验误差，更准 确地获取土的压缩性参数。
引入先进试验技术
采用先进的试验设备和技术，如高精度压力传感器、自动化数据采 集系统等，提高试验效率和准确性。
加强试验标准与规范
含水量
土的含水量对其压缩性有显著影响。随着含水量 的增加，土的压缩性通常会增加。这是因为水分 子填充了土体中的孔隙，使得土体更容易被压缩 。
温度
温度对土的压缩性也有一定影响。随着温度的升 高，土的体积可能会膨胀，从而降低其压缩性。 这是因为温度升高会导致土中水分蒸发和土体膨 胀。
02
实验室测定方法与技术
土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性。土的压缩性反映了土体的松散程度和在外力作用下体积变化的 能力。
压缩性意义
土的压缩性是土力学和岩土工程领域的重要参数之一。它对于评价地基稳定性、计算地基沉降、设计挡土结构等 具有重要意义。了解土的压缩性有助于工程师更好地预测和应对土体在工程建设过程中的变形行为。
通过数据采集系统记录探头贯入深度 和锤击数，对数据进行处理和分析， 得到土层的压缩性指标。
探头类型与选择
根据土层类型和试验目的，选择合适 的探头类型，如标准贯入探头、轻便 触探探头等。
旁压试验等其他方法
旁压试验原理
在土中设置旁压器，通过向旁压器内加压使土体产生变形，测量土体变形与压力之间的关 系来推断土层的工程性质。
土的压缩性资料
汇报人：XX
目录
• 土的压缩性基本概念与原理 • 实验室测定方法与技术 • 现场原位测试技术及应用 • 土体变形计算模型与参数确定
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)。
土的压缩性名词解释
土的压缩性名词解释土的压缩性是指土的性质，它能够因为负荷的作用而改变它的形状和尺寸。
这种性质使得土在重型设备的建筑中起着重要作用，其压缩性与物质的各种物理性质有关。
这种压缩性也影响着土壤中各种水分的渗透率，从而影响到土地的可用性。
首先，要了解土的压缩性，需要先了解它的定义和机理。
它的定义是，土的压缩性是指土在受到力的作用下，能够改变它的形状和尺寸。
这是由于土在受到力作用下会产生压缩、变形等影响，正是由于土的压缩性，才使得土有能力支撑重型设备的建筑。
一般来说，土的压缩性受到水的作用也会有变化，比如：在受到高压下，会产生可乐浆状水平变形，因此水也是影响土的压缩性的因素之一。
其次，土的压缩性与物质的物理性质有着密切的关系，特别是土壤中粒度较大的部分。
这是因为土壤中的物质具有一定的粘性，它们能够在土壤中形成一种块状结构，随着力的作用不断的变化，它们的块状结构也会改变，从而影响到土壤的压缩性。
因此，土壤的粒度越大，它的压缩性也越高。
土的压缩性同时也受到土的结构类型的影响，比如：有毛坯、粘土和碎石等。
其中，粘土有最高的压缩性，而碎石有最低的压缩性。
此外，土的压缩性还会影响到土壤中各种水分的渗透率，比如：在单位压力作用下，高压缩性的土壤渗透率会比低压缩性的低。
土的压缩性对土地可用性也有影响，如果土地有高压缩性，土地就会更加松软，这样就容易受到洪水的淹没，土地的可用性也就会受到影响。
总而言之，土的压缩性是指土的性质，它能够因为负荷的作用而改变它的形状和尺寸。
它的压缩性与物质的各种物理性质有关，还影响着土壤中各种水分的渗透率，由此影响到土地的可用性。
对此，人们可以采取适当的措施，比如：增加土壤中粘性物质的含量，以提高土地的压缩性，从而提高土地的可用性。
另外，还可以采取有效的防洪措施，以减少土地洪水的淹没，维护土地的可用性。
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)
土的压缩性和土体变形
土的泊松比， 一般0～0.5之 间
第二节 分层总和法计算地基最终沉降量
❖ 地基最终沉降量指地基变形稳定后基础底面的沉降量
1.基本假设
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
为了弥补假定 所引起误差，取 基底中心点下的 附加应力进行计
❖ 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（补充教材内容）
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
相邻荷载对沉降量有较大的影响，在附加应力计算中应考虑 相邻荷载的作用
3.当建筑物基础埋置较深时，应考虑开挖基坑时地基土的回弹，建 筑物施工时又产生地基土再压缩的情况
回弹再压缩影响 的变形量
sc
c
n i1
E Pc ci(zi
izi1
) i1
式中：
计算深度取至基 坑底面以下5m， 当基坑底面在地 下水位以下时取 10m
一时刻，有效应力σ和孔隙水压力u之和始终
等于饱和土体的总应力σ
饱和土体有
效应力原理
u
❖ 二、土的单向渗透固结理论
p 在可压缩层厚度为H的饱和
σz
uz 有效应力原理
土层上面施加无限均布荷载
p，土中附加应力沿深度均
pzuz 匀分布，土层只在竖直方向
发生渗透和变形
H
岩层 u0=p u0起始孔隙水压力
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。
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研究土压缩性的意义
从工程意义上来说，地基沉降有均匀沉降和不均匀沉降之分。
当建筑物基础均匀下沉时，从结构安全的角度来看，不致有什么影响，但过大的沉降将会严重影响建筑物的使用与美观，如造成设备管道排水倒流，甚至断裂等；当建筑物基础发生不均匀沉降时，建筑物可能发生裂缝、扭曲和倾斜，影响使用和安全，严重时甚至使建筑物倒塌。
因此，在不均匀或软弱地基上修建建筑物时，必须考虑土的压缩性和地基变形等方面的问题。
对于道路和桥梁工程，一般来说，均匀沉降对路桥工程的上部结构危害也较小，但过量的均匀沉降也会导致路面标高降低、桥下净空的减少而影响正常使用；不均匀沉降则会造成路堤开裂、路面不平，对超静定结构桥梁产生较大附加应力等工程问题，甚至影响其正常和安全使用。
因此，为了确保路桥工程的安全和正常使用，既需要确定地基土的最终沉降量，也需要了解和估计沉降量随时间的发展及其趋于稳定的可能性。
在工程设计和施工中，如能事先预估并妥善考虑地基的变形而加以控制或利用，是可以防止地基变形所带来的不利影响的。
如某高炉，地基上层是可压缩土层，下层为倾斜岩层，在基础底面积范围内，土层厚薄不均，在修建时有意使高炉向土层薄的一侧倾斜，建成后由于土层较厚的一侧产生较大的变形，结果使高炉恰好恢复其竖向位置，保证了安全生产，节约了投资。
回弹曲线和再压缩曲线
上面在室内侧限压缩试验中连续递增加压，得到了常规的压缩曲线。
现在如果加压到某一值（相应于下图曲线上的P点）后不再加压，而是逐级进行卸载直至为零，并且测得各卸载等级下土样回弹稳定后土样高度，进而换算得到相应的孔隙比，即可绘制出卸载阶段的关系曲线，如图中bc曲线所示，称为回弹曲线（或膨胀曲线）。
可以看到不同于一般的弹性材料的是，回弹曲线不和初始加载的曲线ab重合，卸载至零时，土样的孔隙比没有恢复到初始压力为零时的孔隙比e0。
这就表明土在荷载作用下残留了一部分压缩变形，称之为残余变形（或塑性变形），但也恢复了一部分压缩变形，称之为弹性变形。