第4章 土的压缩与固结.ppt

第4章 土的压缩与固结;主要内容;第1节 概述;第2节 土的压缩特性 ;在三维应力边界条件下，饱和土体地基受荷 载作用后产生的总沉降量S可以看作由三部分 组成：瞬时沉降Si、主固结沉降Sc、次固结沉降Ss，即 S=Si+Sc+Ss 瞬时沉降是指在加荷后立即发生的沉降。对于饱和粘土来说，由于在很短的时间内，孔隙中的水来不及排出，加之土体中的水和土粒是不可压缩的，因而瞬时沉降是在没有体积变形的条件下发生的，它主要是由于土体的侧向变形引起的，是形状变形。;如果饱和土体处于无侧向变形条件下，则可以 认为Si=0。 在荷载作用下饱和土体中孔隙水的排出导致土体体积随时间逐渐缩小，有效应力逐渐增加，这一过程称为主固结，也就是通常所指的固结。 土体在主固结沉降完成之后在有效应力不变的情况下还会随着时间的增长进一步产生沉降，这就是次固结沉降。 思考：次固结沉降由什么荷载引起？;二、土的压缩性指标;土的压缩变形常用孔隙比e的变化来表示。 根据固结试验的结果可建立压力p与相应的稳定孔隙比的关系曲线，称为土的压缩曲线。; 2、e～lgp曲线;式中：av称为压缩系数，即割线M1M2的坡度，以kPa-1或MPa-1计。e1，e2为p1，p2相对应的孔隙比。;压缩系数av是表征土压缩性的重要指标之一。在工程中，习惯上采用100kPa和200kPa范围的压缩系数来衡量土的压缩性高低。;（三）压缩指数与回弹再压缩曲线 在较高的压力范围内，e~lgp曲线近似地为一直线，可用直线的坡度——压缩指数Cc来表示土的压缩性高低，即;虽然压缩系数和压缩指数都是反映土的压缩性的指标，但两者有所不同。前者随所取的初始压力p1及压力增量(p2-p1)的大小而异，而后者在较高的压力范围内是常数。 问题：用压缩系数和压缩指数表示土的压缩性时要注意什么？ ;为了研究土的卸载回弹和再压缩的特性，可以进行卸荷和再加荷的固结试验。再压缩指数或回弹指数Cs。;（四）其它压缩指标 除了压缩系数和压缩指数之外，还常用到体积压缩系数mv、压缩模量Es 和变形模量E等。 体积压缩系数mv定义为土体在单位应力作用下单位体积的体积变化，其大小等于av /(1+e1)，其中，e1为初始孔隙比. 问题：为何mv＝ av /(1+e1)？;压缩模量Es定义为土体在无侧向变形条件下，竖向应力与竖向应变之比，其大小等于1/mv，即Es=σz /εz 。 Es的大小反映了土体在单向压缩条件下对压缩变形的抵抗能力。 问题：为何Es＝1/mv？ 变形模量E表示土体在无侧限条件下应力与应变之比，相当于理想弹性体的弹性模量，但是由于土体不是理想弹性体，故称为变形模量。E的大小反映了土体抵抗弹塑性变形的能力。;（五）应力历史对粘性土压缩性的影响 应力历史就是土体在历史上曾经受到过的应力状态。 固结应力是指能够使土体产生固结或压缩的应力。就地基土而言，能够使土体产生固结或压缩的应力主要有两种：其一是土的自重应力；其二是外荷在地基内部引起的附加应力。 我们把土在历史上曾受到过的最大有效应力称为前期固结应力，以pc表示；而把前期固结应力与现有有效应力poˊ之比定义为超固结比，以OCR表示，即OCR=pc/ poˊ。; 对于天然土，当OCR＞1时，该土是超固结土；当OCR=1时，则为正常固结土。如果土在自重应力po作用下尚未完全固结，则其现有有效应力poˊ小于现有固结应力po，即poˊ＜ po，这种土称为欠固结土。对欠固结土，其现有有效应力即是历史上曾经受到过的最大有效应力，因此，其OCR=1，故欠固结土实际上是属于正常固结土一类。 问题：OCR能否1?;第四章 土的压缩与固结;第3节 单向压缩量公式;加Δp之前：p1, V1＝(1+e1)Vs 加Δp稳定之后：p1+ Δ p，V2＝(1+e2)Vs，S=H-H’;第四章 土的压缩与固结;无侧向变形条件下的土层压缩量计算公式为;第4节 地基沉降计算的e～p曲线法 ;;实际计算地基土的压缩量时，只须考虑某一深度范围内内土层的压缩量，这一深度范围内的土层就称为“压缩层”。对于一般粘性土，当地基某深度的附加应力σz 与自重应力σs之比不对于0.2时，该深度范围内的土层即为压缩层；对于软粘土，以σz/σs=0.1为标准确定压缩层的厚度。 分层总和法的基本思路是：将压缩层范围内地基分层，计算每一分层的压缩量，然后累加得总沉降量。 分层总和法有两种基本方法： e~p曲线法和e～lgp曲线法。;;二、用e～p曲线法计算地基的最终沉降量 （1）首先根据建筑物基础的形状，结合地基中土层性状，选择沉降计算点的位置；再按作用在基础上荷载的性质（中心、偏心或倾斜等情况），求出基底压力的大小和分布。