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《土的壓縮性和固結(jié)理論》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、土力學5課程負責人:謝康和浙江大學巖土工程研究所2008Warming-up正常/超/欠固結(jié)土normally/over-/under-consolidatedsoil壓縮性compressibility體積變形模量volumetricdeformationmodulus壓縮模量/系數(shù)modulus/coefficientofcompressibility壓縮指數(shù)compressionindex先期固結(jié)壓力preconsolidationpressure有效應力effectivestress自重
2、應力self-weightstress總應力totalstressapproachofshearstrength最終沉降finalsettlement超固結(jié)比over-consolidationratio固結(jié)度degreeofconsolidation超靜孔隙水壓力excessporewaterpressure次固結(jié)secondaryconsolidation再壓縮曲線recompressioncurve壓縮曲線cpmpressioncurve一維固結(jié)onedimensionalconsolid
3、ation原始壓縮曲線virgincompressioncurve固結(jié)曲線consolidationcurve固結(jié)理論theoryofconsolidation固結(jié)速率rateofconsolidation固結(jié)系數(shù)coefficientofconsolidation固結(jié)壓力consolidationpressure回彈曲線reboundcurve有效應力原理principleofeffectivestress主固結(jié)primaryconsolidation第5章土的壓縮性和固結(jié)理論5.1概述5.2
4、土的壓縮特性5.3應力歷史與土壓縮性的關(guān)系5.4一維固結(jié)理論5.1概述1.壓縮性的概念：天然土是由土顆粒、水、氣組成的三相體，是一種多孔介質(zhì)材料。在壓力作用下，土骨架將發(fā)生變形、土中孔隙將減少、土的體積將縮小，土的這一特性稱為土的壓縮性。簡言之，土在壓力作用下體積縮小的特性即為土的壓縮性。2.土的壓縮特性及固結(jié)的概念：與金屬等其它連續(xù)介質(zhì)材料不同，土受壓力作用后的壓縮并非瞬間完成，而是隨時間逐步發(fā)展并趨穩(wěn)定的。土體壓縮隨時間發(fā)展的這一現(xiàn)象或過程稱為固結(jié)。因此，土的壓縮和固結(jié)是密不可分的，壓縮是土
5、固結(jié)行為的外在表現(xiàn)，而固結(jié)是土壓縮的內(nèi)在本質(zhì)。如果說外荷載（附加應力）是引起地基變形的外因，那么土具有壓縮性就是地基變形的根本內(nèi)因。因此，研究土的壓縮性是合理計算地基變形的前提，也是土力學中重要的研究課題之一。5.2土的壓縮特性土體的壓縮從宏觀上看應是土顆粒、水、氣三相壓縮量以及從土體中排出的水、氣量的總和。不過，試驗研究表明，在一般壓力（100~600kPa）作用下，土顆粒和水的壓縮占土體總壓縮量的比例很小以致完全可以忽略不計。故可認為土的壓縮是土中孔隙體積的減少。對非飽和土：土的壓縮就是土中
6、部分孔隙氣的壓縮以及部分孔隙水和氣的排出。對于飽和土：土的壓縮就是土中部分孔隙水的排出。5.2土的壓縮特性從微觀上看，土體受壓力作用后，土顆粒在壓縮過程中不斷調(diào)整位置，重新排列壓緊，直至達到新的平衡和穩(wěn)定狀態(tài)。土的壓縮性指標有：壓縮系數(shù)a或壓縮指數(shù)Cc、壓縮模量Es和變形模量E0。土壓縮性指標可通過室內(nèi)和現(xiàn)場試驗來測定。試驗條件與地基土的應力歷史和實際受荷狀態(tài)越接近，測得的指標就越可靠。一般用室內(nèi)壓縮試驗測定土的壓縮性指標。這種試驗簡便經(jīng)濟實用。5.2.1土的壓縮試驗和壓縮曲線室內(nèi)壓縮試驗是在圖
7、5-1所示的常規(guī)單向壓縮儀上進行的。圖5-1常規(guī)單向壓縮儀及壓縮試驗示意圖5.2.1土的壓縮試驗和壓縮曲線試驗時，用金屬環(huán)刀取高為20mm、直徑為50mm（或30mm）的土樣，并置于壓縮儀的剛性護環(huán)內(nèi)。土樣的上下面均放有透水石。在上透水石頂面裝有金屬圓形加壓板，供施荷。壓力按規(guī)定逐級施加，后一級壓力通常為前一級壓力的兩倍。常用壓力為：50，100，200，400和800kPa。施加下一級壓力，需待土樣在本級壓力下壓縮基本穩(wěn)定（約為24小時），并測得其穩(wěn)定壓縮變形量后才能進行。（先進的實驗設(shè)備可實
8、現(xiàn)連續(xù)加荷。）壓縮曲線是壓縮試驗的主要成果，表示的是各級壓力作用下土樣壓縮穩(wěn)定時的孔隙比與相應壓力的關(guān)系。繪制壓縮曲線，須先求得對應于各級壓力的孔隙比?？紫侗鹊挠嬎阌蓪崪y穩(wěn)定壓縮量計算孔隙比的方法如下：設(shè)土樣在前級壓力p1作用下壓縮穩(wěn)定后的高度為H1，孔隙比為e1;在本級壓力p2作用下的穩(wěn)定壓縮量為ΔH（指由本級壓力增量Δp=p2-p1引起的壓縮量），高度為H2=H1-ΔH，孔隙比為e2。圖5-2壓縮試驗中土樣高度與孔隙比變化關(guān)系孔隙比的計算由于環(huán)刀和護環(huán)的限制，土樣在試驗中處于單向（一維）壓縮
