第5章 土壓縮性

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第五章土的壓縮性 5.1概述5.2固結試驗及壓縮性指標5.3應力歷史對壓縮性的影響5.4土的變形模量5.5土的彈性模量 土的壓縮性土體在壓力作用下體積縮小的特性。在一般壓力下，土體被壓縮可認為是土中孔隙體積縮小，即土中水和土中氣被排除、土顆粒重新排列互相擠密的結果。土的固結土體壓縮隨時間增長的全過程土的壓縮性指標壓縮指數體積壓縮系數變形模量壓縮系數彈性模量土的壓縮性指標測定方法室內試驗原位測試側限壓縮試驗(K0試驗）三軸試驗靜荷載試驗旁壓試驗標貫試驗靜（或動）力觸探試驗壓縮模量5.1概述 5.2.1.固結試驗和壓縮性指標（一）側限壓縮試驗1試驗方法2求孔隙比epiH0HiΔHiH0HipiΔHi5.2固結試驗及壓縮性指標 p=pi時，推導:設Vs=1VV=e0Vs=1H0HΔHiVV=eiVs=1側限壓縮試驗壓縮前后截面不變設土樣初始孔隙比為e0土樣孔隙比為eipi 1、e—p曲線ep軟粘土密實砂土e0e02、e—logp曲線ep(log)軟粘土密實砂土e0e0101001000繪制壓縮曲線 低壓固結儀高壓固結儀中壓壓固結儀 壓縮系數aepe0M1e1p1M2e2p2壓縮系數：土體在側限條件下孔隙比減少量與有效壓應力增量的比值。壓縮指數Cc壓縮指數：土體在側限條件下孔隙比減少量與有效壓應力常用對數增量的比值。eP(log)e1e2p1p21Cce05.2.2土的壓縮系數和壓縮指數斜率1221ppeepea--=DD= 為低壓縮性土為中壓縮性土為高壓縮性土 壓縮模量（側限模量）Es：側限條件下，豎向附加壓應力與豎向應變的比值H1H2p1Vs=1Vv0=e1Vs=1Vv=e2p2H0Hs5.2.3土的壓縮模量和體積壓縮系數體積壓縮系數mv：單位壓應力引起的體積變化 （四）土的回彈曲線和再壓縮曲線epe0壓縮曲線卸荷回彈曲線再加荷曲線殘余變形彈性變形piep(log)e0p1壓縮曲線回彈曲線再壓縮曲線5.2.4回彈曲線與再壓縮曲線 現在地面h正常固結土pc=p1現在地面h超固結土pc>p1現在地面h欠固結土pc1OCR<1先期固結壓力現有覆蓋土重5.3應力歷史對壓縮性的影響 確定前期固結壓力方法（做圖法）ep(log)pca水平線切線角平分線線be-logp曲線直線段延長線正常固結土超固結土欠固結土Cassagrande，1936曲率半徑最小要求：①取土質量高，②高壓固結試驗，③進行高壓固結試驗并精確繪制壓縮曲線圖。 5.3.2現場原始壓縮曲線及壓縮性指標 p(lg)A132B前期固結應力Pce0eD0.42e0C現場壓縮曲線正常固結土 A132B前期固結應力PcEFee00.42e0CD’Dp0p(lg)現場壓縮曲線現場再壓縮曲線超固結土 5.4.1淺層平板載荷試驗及變形模量承壓板有足夠剛度，面積不應小于0.25m2,軟土不應小于0.5m2,基坑寬度不應小于承壓板寬度或直徑的三倍。5.4土的變形模量 載荷試驗一般適合于在淺土層進行。優(yōu)點是壓力的影響深度可達1.5一2b（b為壓板邊長），因而試驗成果能反映較大一部分土體的壓縮性；比鉆孔取樣在室內試驗所受到的擾動要小得多；土中應力狀態(tài)在承壓板較大時與實際基礎情況比較接近。缺點：試驗工作量大，費時。對層狀土需進行深層土的載荷試驗。構造：加荷穩(wěn)壓裝置、反力裝置、觀測裝置。 變形模量E0：土體在無側限條件下的應力與應變比值由前面介紹的布辛奈斯克公式得p(kPa)S(mm)100200300400102030040s1p1—比例界限荷載s1—與比例界限荷載對應的沉降ω—剛性板沉降影響系數b—方形載荷板寬度p1方形板：圓形板：d—圓形載荷板直徑 5.4.2深層平板載荷試驗及變形模量深層平板載荷試驗適用于埋深不小于3米的地基土層或大直徑樁樁端土層，采用直徑0.8m的剛性板，緊靠承壓板外側的土層高度不小于0.8m。I1—與承壓板埋深有關的修正系數I2—與土的泊松比有關的修正系數 5.4.3旁壓試驗及變形模量 由彈性力學由側限條件得由壓縮模量定義(3)代入(2)得比較(1),(4)得5.4.4變形模量與壓縮模量的關系 土的彈性模量E(用于計算瞬時沉降和動荷載作用）：土體在無側限條件下瞬時壓縮的應力應變模量。土為非理想彈性體，變形由可恢復的和不可恢復的變形兩部分組成，故一般情況下，雖然仍用彈性力學分析，但多采用壓縮模量或變形模量。室內三軸試驗軸向應變1Ei1循環(huán)荷載Er先固結至自重有效應力，固結后在不排水條件下加荷至現場時的有效附加應力，在循環(huán)加卸載直至土樣硬化 室內三軸試驗