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(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)5.3應(yīng)力歷史對(duì)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(rèn)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(jié)果。土的固結(jié)土體壓縮隨時(shí)間增長的全過程土的壓縮性指標(biāo)壓縮指數(shù)體積壓縮系數(shù)變形模量壓縮系數(shù)彈性模量土的壓縮性指標(biāo)測定方法室內(nèi)試驗(yàn)原位測試側(cè)限壓縮試驗(yàn)(K0試驗(yàn)）三軸試驗(yàn)靜荷載試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)標(biāo)貫試驗(yàn)靜（或動(dòng)）力觸探試驗(yàn)壓縮模量5.1概述 5.2.1.固結(jié)試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)（一）側(cè)限壓縮試驗(yàn)1試驗(yàn)方法2求孔隙比epiH0HiΔHiH0HipiΔHi5.2固結(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo) p=pi時(shí)，推導(dǎo):設(shè)Vs=1VV=e0Vs=1H0HΔHiVV=eiVs=1側(cè)限壓縮試驗(yàn)壓縮前后截面不變設(shè)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(shí)砂土e0e02、e—logp曲線ep(log)軟粘土密實(shí)砂土e0e0101001000繪制壓縮曲線 低壓固結(jié)儀高壓固結(jié)儀中壓壓固結(jié)儀 壓縮系數(shù)aepe0M1e1p1M2e2p2壓縮系數(shù)：土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與有效壓應(yīng)力增量的比值。壓縮指數(shù)Cc壓縮指數(shù)：土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與有效壓應(yīng)力常用對(duì)數(shù)增量的比值。eP(log)e1e2p1p21Cce05.2.2土的壓縮系數(shù)和壓縮指數(shù)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(cè)限模量）Es：側(cè)限條件下，豎向附加壓應(yīng)力與豎向應(yīng)變的比值H1H2p1Vs=1Vv0=e1Vs=1Vv=e2p2H0Hs5.2.3土的壓縮模量和體積壓縮系數(shù)體積壓縮系數(shù)mv：單位壓應(yīng)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(xiàn)在地面h正常固結(jié)土pc=p1現(xiàn)在地面h超固結(jié)土pc>p1現(xiàn)在地面h欠固結(jié)土pc1OCR<1先期固結(jié)壓力現(xiàn)有覆蓋土重5.3應(yīng)力歷史對(duì)壓縮性的影響 確定前期固結(jié)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(jié)土超固結(jié)土欠固結(jié)土Cassagrande，1936曲率半徑最小要求：①取土質(zhì)量高，②高壓固結(jié)試驗(yàn)，③進(jìn)行高壓固結(jié)試驗(yàn)并精確繪制壓縮曲線圖。 5.3.2現(xiàn)場原始?jí)嚎s曲線及壓縮性指標(biāo) p(lg)A132B前期固結(jié)應(yīng)力Pce0eD0.42e0C現(xiàn)場壓縮曲線正常固結(jié)土 A132B前期固結(jié)應(yīng)力PcEFee00.42e0CD’Dp0p(lg)現(xiàn)場壓縮曲線現(xiàn)場再壓縮曲線超固結(jié)土 5.4.1淺層平板載荷試驗(yàn)及變形模量承壓板有足夠剛度，面積不應(yīng)小于0.25m2,軟土不應(yīng)小于0.5m2,基坑寬度不應(yīng)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(yàn)一般適合于在淺土層進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)是壓力的影響深度可達(dá)1.5一2b（b為壓板邊長），因而試驗(yàn)成果能反映較大一部分土體的壓縮性；比鉆孔取樣在室內(nèi)試驗(yàn)所受到的擾動(dòng)要小得多；土中應(yīng)力狀態(tài)在承壓板較大時(shí)與實(shí)際基礎(chǔ)情況比較接近。缺點(diǎn)：試驗(yàn)工作量大，費(fèi)時(shí)。對(duì)層狀土需進(jìn)行深層土的載荷試驗(yàn)。構(gòu)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(cè)限條件下的應(yīng)力與應(yīng)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(duì)應(yīng)的沉降ω—?jiǎng)傂园宄两涤绊懴禂?shù)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(yàn)及變形模量深層平板載荷試驗(yàn)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(cè)的土層高度不小于0.8m。I1—與承壓板埋深有關(guān)的修正系數(shù)I2—與土的泊松比有關(guān)的修正系數(shù) 5.4.3旁壓試驗(yàn)及變形模量 由彈性力學(xué)由側(cè)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(guān)系 土的彈性模量E(用于計(jì)算瞬時(shí)沉降和動(dòng)荷載作用）：土體在無側(cè)限條件下瞬時(shí)壓縮的應(yīng)力應(yīng)變模量。土為非理想彈性體，變形由可恢復(fù)的和不可恢復(fù)的變形兩部分組成，故一般情況下，雖然仍用彈性力學(xué)分析，但多采用壓縮模量或變形模量。室內(nèi)三軸試驗(yàn)軸向應(yīng)變1Ei1循環(huán)荷載Er先固結(jié)至自重有效應(yīng)力，固結(jié)后在不排水條件下加荷至現(xiàn)場時(shí)的有效附加應(yīng)力，在循環(huán)加卸載直至土樣硬化 室內(nèi)三軸試驗(yàn)