土的壓縮性和沉降計算.ppt

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1、第四章土的變形和地基沉降計算(YAOHUAN.professor)福州大學(xué)土木工程學(xué)院軌道與地下工程系/工程地質(zhì)與巖土工程研究所§4.1土的壓縮性§4.2地基最終沉降量§4.3應(yīng)力歷史§4.4地基變形與時間的關(guān)系§4.5有關(guān)問題綜述主要內(nèi)容**§4.1土的壓縮性**土的壓縮性是指土在壓力作用下體積縮小的特性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，忽略不計壓縮量主要組成部分說明：土的壓縮被認(rèn)為只是由于孔隙體積減小的結(jié)果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，水不易排出壓縮穩(wěn)定需要很長一段時間土的固結(jié)：土體

2、在壓力作用下，壓縮量隨時間增長的過程一.側(cè)限壓縮（固結(jié)）試驗(室內(nèi)試驗)壓縮試驗——研究土的壓縮性大小及其特征的室內(nèi)試驗方法，亦稱固結(jié)試驗三聯(lián)固結(jié)儀剛性護環(huán)加壓活塞透水石環(huán)刀底座透水石土樣荷載注意：土樣在豎直壓力作用下，由于金屬環(huán)刀（內(nèi)徑80mm，高20mm）和剛性護環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形；利用百分表測讀試件的豎向變形（0.01mm），每小時變形量不超過0.005mm認(rèn)為變形穩(wěn)定。飽和土樣時在水槽內(nèi)充水；試件不能膨脹，側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)。1.壓縮儀（固結(jié)儀）示意圖2.e-p曲線和e-lgp曲線研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律土樣在壓縮前后變形量為s

3、，整個過程中土粒體積和底面積不變土粒高度（體積）在受壓前后不變整理其中根據(jù)不同壓力p作用下，達到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制e-p曲線，為壓縮曲線pVv＝e0·VsVs＝1H0/(1+e0)H0Vv＝ei·VsVs＝1Hi/(1+ei)Hisipe0eppee-p曲線二、壓縮性指標(biāo)壓縮性不同的土，曲線形狀不同，曲線愈陡，說明在相同壓力增量作用下，土的孔隙比減少得愈顯著，土的壓縮性愈高。依壓縮曲線可得到3個土的壓縮性指標(biāo):1.壓縮系數(shù)a2.壓縮指數(shù)Cc3.壓縮模量Es曲線A曲線B曲線A壓縮性＞曲線B壓縮性1.壓縮系數(shù)a土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與豎向壓應(yīng)力增量的比值p1p2

4、e1e2M1M2e0epe-p曲線△p△e利用單位壓力增量所引起得孔隙比改變表征土的壓縮性高低在壓縮曲線中，實際采用割線斜率表示土的壓縮性《規(guī)范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa對應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2評價土的壓縮性a1-2＜0.1MPa-1低壓縮性土0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中壓縮性土a1-2≥0.5MPa-1高壓縮性土2.壓縮指數(shù)Cc壓力較大部分（后段）接近直線，其斜率為土的壓縮指數(shù)。3.壓縮模量Es土在側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或稱為側(cè)限模量說明：土的壓縮模量Es與土的的壓縮系數(shù)a成反比，Es愈大，a愈小，土的壓縮性愈低.

5、依據(jù)壓縮模量大小不同將土分為高/中/低壓縮性三(類)級.Vv＝eVs＝1H1/(1+e)pH2ΔHp三、土的回彈曲線及再壓縮曲線彈性變形——可恢復(fù)的部分變形；殘余變形——不能恢復(fù)的變形。pe彈性變形塑性變形adbcb?壓縮曲線回彈曲線再壓縮曲線1.土的卸荷回彈曲線不與原壓縮曲線重合，說明土不是完全彈性體，其中有一部分為不能恢復(fù)的塑性變形2.土的再壓縮曲線比原壓縮曲線斜率要小得多，說明土經(jīng)過壓縮卸荷后再壓縮時，其壓縮性明顯降低彈性模量定義：土的彈性模量是土體在無側(cè)限條件下的瞬時壓縮的應(yīng)力應(yīng)變模量。常用室內(nèi)三軸壓縮試驗或單軸壓縮無側(cè)限抗壓強度確定。應(yīng)用：①彈性力學(xué)（布辛

6、奈斯克解）公式中；②計算高聳結(jié)構(gòu)物在風(fēng)荷載作用下的變形時。土在無側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值。**變形模量E0(原位)載荷試驗**上式的來源：因板邊有：(原位)載荷試驗*基本設(shè)備*（1）加荷穩(wěn)壓裝置——承壓板、千斤頂及穩(wěn)壓器等；（2）反力裝置——平臺堆載或地錨；（3）觀測裝置——百分表及固定支架等。試驗方法①荷載逐級增加；②加荷等級不少于8級；③測讀沉降（每加一級荷載后，按間隔10、10、10、15、15分鐘及以后每隔30分鐘讀一次沉降）；④穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)（當(dāng)連續(xù)兩小時內(nèi)，每小時的沉降量小于0.1mm時，則認(rèn)為已趨穩(wěn)定，可加下一級荷載）；⑤直至破壞。破壞標(biāo)準(zhǔn)①承

7、載板周圍的土明顯側(cè)向擠出（砂土）或發(fā)生裂紋（粘性土和粉土）；②沉降量S急驟增大，荷載～沉降（P～S）曲線出現(xiàn)陡降段；③在某一荷載下，24小時內(nèi)沉降速率不能達到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；④沉降S≥0.06b（b為承載板寬度或直徑）。①P～S曲線有直線段反求得到E0；②若P～S曲線不出現(xiàn)直線段，建議：中、高壓縮性土取s1=0.02b及其對應(yīng)的荷載為p1低壓縮性土取s1＝（0.01～0．015）b及其對應(yīng)的荷載p1代人上式計算E0。注意：確定變形模量的現(xiàn)場載荷試驗——堆載確定變形模量的現(xiàn)場載荷試驗——地錨反力系統(tǒng)變形模量與壓縮模量之間關(guān)系P74其中土的泊松比，一般0～0.5之間E0是