《巖土力學》課件-第五章-土的壓縮性

1第五章土的壓縮性2本章特點有一些較嚴格的理論有規(guī)范的試驗強調物理意義及實際應用主線：一維壓縮問題應力歷史及先期固結壓力各個模量的定義和使用條件第五章土的壓縮性主要難點學習要點3第五章土的壓縮性§5.1概述§5.2固結試驗及壓縮性指標§5.3應力歷史對壓縮性的影響§5.4土的變形模量§5.5土的彈性模量§5.1概述幾個定義：土的固結—飽和土在壓力作用下孔

隙水排出，孔隙體積縮

小的過程。土的壓縮性—土體在壓力作用下體

積縮小的特性。和時間有關，顆粒和水不可壓縮土的碎散性又稱土的壓密4土的壓縮—土中孔隙的體積縮小。5特殊應力狀態(tài)一維問題側限壓縮試驗軸對稱問題常規(guī)三軸試驗§5.1概述一般應力狀態(tài)理論拓展、經驗積累室內試驗旁壓試驗原狀土荷載試驗室外試驗試驗目的：變形、強度特性靜力觸探試驗標準貫入試驗6§5.1概述變形特性及測試方法室內試驗室外試驗側限壓縮、三軸壓縮等荷載試驗、旁壓試驗等K0

固結K0

土的靜止側壓力系數(shù)7§5.2.1固結試驗和壓縮曲線

固結容器：環(huán)刀、護環(huán)、導環(huán)、透水石、加壓上蓋和量表架等

加壓設備：杠桿比例1:10

變形測量設備1、固結（壓縮）試驗支架加壓設備固結容器變形測量§5.2固結試驗及壓縮性指標8水槽內環(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)定逐級加大荷載測定：軸向應力軸向變形試驗結果：P1s1e1e0PtestP2s2e2P3s3e3§5.2.1固結試驗和壓縮曲線§5.2固結試驗及壓縮性指標901002003004000.60.70.80.91.0e壓縮系數(shù)：土體在側限條件下孔隙比減小量與豎向有效壓應力增量的比值?！?.2.2土的壓縮系數(shù)與壓縮指數(shù)§5.2固結試驗及壓縮性指標1001002003004000.60.70.80.91.0e壓縮系數(shù)a1-2常用作比較土的壓縮性大小土的類別a1-2(MPa-1)高壓縮性土0.5中壓縮性土0.1-0.5低壓縮性土<0.1§5.2.2土的壓縮系數(shù)與壓縮指數(shù)§5.2固結試驗及壓縮性指標1110010000.60.70.80.9eCc1壓縮指數(shù)：土體在側限條件下空隙比減小量與豎向有效壓應力常用對數(shù)值增量的比值?！?.2.2土的壓縮系數(shù)與壓縮指數(shù)§5.2固結試驗及壓縮性指標壓縮模量/Compressionmodulus：土體在側限條件下豎向附加壓應力與豎向應變之比，又稱側限模量。

體積壓縮系數(shù)/volumecompressioncoefficient:

土體在側限條件下體積應變與豎向附加壓應力豎向之比。12§5.2.3土的壓縮模量和體積壓縮指數(shù)§5.2固結試驗及壓縮性指標1301002003004000.60.70.80.91.0e1e0側限壓縮模量,KPa,MPa側限變形模量固體顆?？紫扼w積壓縮系數(shù)，KPa-1，MPa-1§5.2.3土的壓縮模量和體積壓縮指數(shù)§5.2固結試驗及壓縮性指標14單向壓縮試驗的各種參數(shù)的關系指標指標amvEsa1mv(1+e0)(1+e0)/Esmva/(1+e0)11/EsEs(1+e0)/a1/mv1§5.2.3土的壓縮模量和體積壓縮指數(shù)§5.2固結試驗及壓縮性指標15§5.2.4回彈曲線和再壓縮曲線§5.2固結試驗及壓縮性指標1610010000.60.70.80.9eCc11Ce壓縮指數(shù)Ce回彈指數(shù)（再壓縮指數(shù)）Ce

<<Cc，一般Ce≈0.1-0.2Cc

特點1：有一段較長的直線段指標：17應力歷史與應力應變關系粘土地基一次沉積側限條件上覆土取樣或剝蝕加載或再覆土應力歷史非常重要§5.3應力歷史對壓縮性的影響§5.3.1沉積土（層）的應力歷史18eab

——

上覆土沉積bb’

——

取樣b’cd——

室內試驗歷史上無卸載：歷史上有卸載：af——上覆土沉積ff'

——剝蝕f'f''——取樣f''gh——室內試驗s=zp=z'zz'應力歷史如何衡量？§5.3應力歷史對壓縮性的影響§5.3.1沉積土（層）的應力歷史19§4土的壓縮性與地基沉降計算§4.2一維壓縮性及其指標先期固結壓力：歷史上所經受到的最大壓力P1（指有效應力）Pc=z：自重壓力P1=Pc：正常固結土P1>Pc：超固結土P1<Pc：欠固結土OCR=1：正常固結OCR>1：超固結OCR<1：欠固結相同σs

時，一般OCR越大，土越密實，壓縮性越小超固結比：OCR=

P1/Pc§5.3應力歷史對壓縮性的影響§5.3.1沉積土（層）的應力歷史20e特點2：起始狀態(tài)不同，但壓縮曲線最終趨近于同一條直線§5.3應力歷史對壓縮性的影響§5.3.1沉積土（層）的應力歷史210.1110p(100kPa)1.00.80.60.4ee00.42e0擾動增加原狀樣重塑樣特點3：擾動越小，壓縮曲線越接近于直線推斷：原狀土的原位壓縮曲線為直線原狀土的原位再壓縮曲線也是直線§5.3應力歷史對壓縮性的影響§5.3.1沉積土（層）的應力歷史22eABCDmrmin123先期固結壓力σp的確定：

Casagrande法(f)B點對應于先期固結壓力p(b)作水平線m1(c)作m點切線m2(d)作m1,m2的角分線m3(e)m3與試驗曲線的直線段交于點B(a)在e-lgσ’壓縮試驗曲線上，找曲率最大點mp§5.3應力歷史對壓縮性的影響§5.3.1沉積土（層）的應力歷史23e原狀土的原位壓縮曲線：直線原狀土的原位再壓縮曲線：直線客觀存在的，無法直接得到！如何求?。俊?.3應力歷史對壓縮性的影響§5.3.2現(xiàn)場原始壓縮曲線及壓縮性指標24①確定先期固結壓力σp②過e0作水平線與σp作用線交于B。由假定①知，B點必然位于原狀土的初始壓縮曲線上；③以0.42e0在壓縮曲線上確定C點，由假定②知，C點也位于原狀土的初始壓縮曲線上；土樣取出以后e不變，等于原狀土的初始孔隙比e0，因而，（e0,σp）點應位于原狀土的初始壓縮曲線上；②0.42e0時，土樣不受到擾動影響。a.正常固結土假定：推定：原位壓縮曲線的近似推求④通過B、C兩點的直線即為所求的位壓縮曲線?！?.3應力歷史對壓縮性的影響§5.3.2現(xiàn)場原始壓縮曲線及壓縮性指標25b.超固結土假定：①土取出地面后體積不變，即（e0,σs）在原位再壓縮曲線上；②再壓縮指數(shù)Ce

為常數(shù)；③0.42e0處的土與原狀土一致，不受擾動影響。推定：①確定σs，σp的作用線；②過e0作水平線與σs作用線交于D點；⑤過B和C點作直線即為原位壓縮壓縮曲線。③過D點作斜率為Ce的直線，與σp作用線交于B點，DB為原位再壓縮曲線；④過0.42e0作水平線與e-lgσ’曲線交于點C；原位壓縮曲線的近似推求§5.3應力歷史對壓縮性的影響§5.3.2現(xiàn)場原始壓縮曲線及壓縮性指標9/06-2/0726§5.4土的變形模量§5.4.1淺層平板載荷試驗及變形模量變形模量：土體在側向自由變形條件下豎向壓應力與豎向變形之比。9/06-2/0727§5.4土的變形模量§5.4.1淺層平板載荷試驗及變形模量變形模量：土體在側向自由變形條件下豎向壓應力與豎向變形之比。9/06-2/0728§5.4土的變形模量§5.4.2深層平板載荷試驗及變形模量變形模量：土體在側向自由變形條件下豎向壓