土的壓縮性與地基土的沉降計(jì)算

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1、力學(xué)性質(zhì)：是土在外力作用下所表現(xiàn)出來的性質(zhì)。土的力學(xué)性質(zhì)包括壓縮性、抗剪性以及動(dòng)力特性。前兩者又稱為土的變形和強(qiáng)度特性，是靜力作用下的力學(xué)性質(zhì)。土的力學(xué)性質(zhì)是土的工程性質(zhì)的重要組成部分，與建筑物的穩(wěn)定和正常使用關(guān)系極為密切，其指標(biāo)可被工程設(shè)計(jì)直接采用。土的壓縮性和抗剪性是在不同應(yīng)力狀態(tài)下表現(xiàn)出來的。在壓應(yīng)力作用下，土體產(chǎn)生壓縮變形，表現(xiàn)出可壓縮性；在剪應(yīng)力作用下，土體產(chǎn)生剪切變形，表現(xiàn)出土的抗剪性或強(qiáng)度特征。土的力學(xué)性質(zhì)主要取決于土的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征；同時(shí)，與受力條件關(guān)系密切。5土的壓縮性與地基土的沉降計(jì)算土體的變形土在受到外力作用時(shí)，在不同的壓力水平下，土體變形性質(zhì)是不同的。當(dāng)壓力較小

2、時(shí)，隨著壓力的增長，土體逐漸壓縮，壓縮量與壓力之間基本成直線關(guān)系，稱為壓密階段；當(dāng)壓力增長到一定程度后，隨著壓力的增長，壓縮量與壓力之間不再是直線關(guān)系，而是隨著壓力的增長，壓縮量增長的速度加快，兩者之間呈曲線關(guān)系，稱為剪切變形階段；當(dāng)壓力增長到相當(dāng)高的水平時(shí)，土體內(nèi)形成貫通的破裂面，土體沿破裂面產(chǎn)生破壞，壓縮量在壓力變化很小的情況下急劇增大而不能穩(wěn)定，稱為破壞階段。土的壓縮性主要是指壓密階段的變形。研究壓縮變形的主要目的是進(jìn)行地基沉降計(jì)算。土的抗剪性及抗剪強(qiáng)度研究在地基承載力和穩(wěn)定、土坡穩(wěn)定性以及擋土墻和地下結(jié)構(gòu)上的土壓力等研究領(lǐng)域和工程領(lǐng)域具有廣泛的用途。5.1土的壓縮性5.2地基最終沉

3、降量5.3地基沉降與時(shí)間的關(guān)系5土的壓縮性與地基土的沉降計(jì)算定義：土在受到外力(主要是壓力)作用下發(fā)生變形，體積縮小的性質(zhì)稱為土的壓縮性。1、土體在外力作用下的壓縮過程對(duì)于飽和土體，土是由固體顆粒和水組成的。土受到外力作用時(shí)，首先是由孔隙水承擔(dān)這種壓力，在受作用范圍內(nèi)的孔隙水壓力升高，與外圍孔隙水形成水頭壓力差，于是在水頭差的作用下，水從孔隙中流出，孔隙水壓力減小，外力轉(zhuǎn)移到土粒上，粒間壓力逐漸增大，顆粒向孔隙內(nèi)移動(dòng)，土體發(fā)生壓縮變形。非飽和土的壓縮過程較飽和土要復(fù)雜一些。受壓初期，壓力作用在土粒上，土體積壓縮，隨著土中孔隙體積的減少，土體逐漸達(dá)到飽和狀態(tài)，成為飽和土，以后的壓縮過程與飽和

4、土相同。2、土壓縮的特點(diǎn)（1）土的壓縮主要是由于孔隙體積減小而引起的，而在工程上一般的壓力(100~600kpa)作用下，固體顆粒和水本身的體積壓縮量非常微小，可以忽略。壓縮量的組成固體顆粒的壓縮土中水的壓縮空氣的排出水的排出占總壓縮量的1/400不到，忽略不計(jì)壓縮量主要組成部分（2）壓縮往往需要一定的時(shí)間。土體在壓力作用下，壓縮量隨時(shí)間增長的過程稱為土的固結(jié)。固結(jié)時(shí)間的長短與土的透水性有關(guān)。砂土等粗顆粒的土，由于滲透性好，孔隙水容易排出，因此，固結(jié)時(shí)間短；粘性土的透水性差，土中水沿孔隙排出速度很慢，固結(jié)往往需要很長的時(shí)間。無粘性土粘性土透水性好，水易于排出壓縮穩(wěn)定很快完成透水性差，水不易

5、排出壓縮穩(wěn)定需要很長一段時(shí)間3、側(cè)限條件下的壓縮性土的壓縮性主要通過壓縮試驗(yàn)以及試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行研究。壓縮試驗(yàn)一般采用側(cè)限壓縮試驗(yàn)。側(cè)限(側(cè)向限制的簡稱)條件：天然結(jié)構(gòu)的土只發(fā)生豎向單向壓縮，側(cè)向不發(fā)生變形的條件。又稱為無側(cè)脹(側(cè)向膨脹)條件。實(shí)際土體側(cè)向分布廣泛，其上作用有限面積荷載的情況，可以看作側(cè)限條件。此時(shí)，可以使用側(cè)限條件下的壓縮性指標(biāo)。1)壓縮試驗(yàn)——又稱固結(jié)試驗(yàn)水槽內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水石試樣傳壓板百分表施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定逐級(jí)加大荷載測定：軸向應(yīng)力軸向變形試驗(yàn)結(jié)果：p3土的壓縮是由于孔隙體積減小，所以土的變形常用孔隙比ｅ表示。室內(nèi)壓縮試驗(yàn)采用的試驗(yàn)裝置——固結(jié)儀側(cè)限壓縮試驗(yàn)裝置1—壓

6、力容器；2—透水石3—環(huán)刀，4—傳壓板，5—荷載；6—護(hù)環(huán)，7—土樣。2）壓縮曲線與壓縮系數(shù)通過壓縮試驗(yàn)獲得壓縮與時(shí)間的關(guān)系曲線(?h/p曲線)，確定各級(jí)荷載p作用下穩(wěn)定e，繪制出壓縮試驗(yàn)曲線(e~p曲線)。壓縮過程中，某壓力和不同時(shí)間下?e與e的求?。和猎谖词軌簳r(shí)，土樣的高度為h0，底面面積為F，原始孔隙比為e0，則土粒的體積為Fh0/(1+e0)。土受到壓力p1作用壓縮達(dá)到穩(wěn)定后，孔隙比變化為e1，高度變化為h1=(h0-?h1)，土粒的體積為F(h0-?h1)/(1+e1)。受壓前后，土粒體積保持不變，即Vv＝e0Vs＝1h0/(1+e0)h0Vv＝eVs＝1h1/(1+e)ph1?

7、h1p受壓前后，土粒體積保持不變不同壓力p下的壓縮穩(wěn)定后的孔隙比e之間的關(guān)系曲線稱為壓縮曲線。壓縮曲線的形態(tài)反映土的壓縮性。原狀土樣的壓縮曲線一般較擾動(dòng)土樣的壓縮曲線平緩，這是因?yàn)閿_動(dòng)土樣的結(jié)構(gòu)遭到破壞，土變的疏松，壓縮性大。不同的土，在相同荷載增量?p下，壓縮曲線形狀不一樣。這是因?yàn)?，不同土的e的增量?e是不同的。加荷方式不同，土的壓縮曲線的形狀不同。壓縮曲線、回彈(卸荷)曲線、再壓縮曲線的形狀有較大的差異。e0epp