第四章 土的压缩性和地基沉降计算 东水利 主要内容 ■ §4.1 土的压缩性 业■§4.2 地基最终沉降量 术 ■ §4.3饱和土渗流固结理论 院 ■ §4.4建筑物沉降观测与地基容许变形 土力学
第四章 土的压缩性和地基沉降计算 ◼ §4.1 土的压缩性 ◼ §4.2 地基最终沉降量 ◼ §4.3 饱和土渗流固结理论 ◼ §4.4 建筑物沉降观测与地基容许变形 主要内容
§4.1 土的压缩性 东 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性 电 压缩量的组成 力■固体颗粒的压缩 占总压缩量的1/400不到， 职 ■ 土中水的压缩 忽略不计 技■空气的排出 —→压缩量主要组成部分 术■ 水的排出 院 说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果 无粘性土 透水性好，水易于排出 压缩稳定很快完成 粘性土 透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间 学 土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程
§4.1 土的压缩性 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性 压缩量的组成 ◼ 固体颗粒的压缩 ◼ 土中水的压缩 ◼ 空气的排出 ◼ 水的排出 占总压缩量的1/400不到， 忽略不计 压缩量主要组成部分 说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果 无粘性土 粘性土 透水性好，水易于排出 压缩稳定很快完成 透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间 土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程
广■ 一、 压缩试验 研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称 固结试验 东水利电力职业技术学院土方学 三联固结仪
◼ 一、压缩试验 研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称 固结试验 三联固结仪
广■ 1.压缩仪示意图 东水利电力职 荷载 加压活塞 透水石 注意：土样在竖直压 刚性护环 环刀 力作用下，由于环刀 和刚性护环的限制， 技术学院 只产生竖向压缩，不 土样 产生侧向变形 土力学 透水石 底座
刚性护环 加压活塞 透水石 环刀 透水石 底座 土样 荷载 注意：土样在竖直压 力作用下，由于环刀 和刚性护环的限制， 只产生竖向压缩，不 产生侧向变形 ◼ 1.压缩仪示意图
广■2.ep曲线 研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律 东水利电 V,=eo V=e 土样在压缩前后变 形量为s,整个过 职业技术学 (02+)/H 程中土粒体积和底 =1 面积不变 整理 土粒高度在受 H。= H -(1+eo) 压前后不变 1+eo 1+e e=eo-- H 土 其中 e G,(1+wo)P-1 Po 学根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e,绘制e-p曲线， 为压缩曲线
◼ 2.e-p曲线 研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律 Vv ＝e0 Vs ＝1 H0/(1+ e 0 ) H0 Vv ＝e Vs ＝1 H1 / (1+ e ) p H1 s 土样在压缩前后变 形量为s，整个过 程中土粒体积和底 面积不变 e H e H + = 1+ 1 1 0 土粒高度在受 0 压前后不变 (1 ) 0 0 0 e H s 整理 e = e − + 1 (1 ) 0 0 0 − + Gs w w 其中 e＝ 根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线， 为压缩曲线 p
曲线A 东水利电力职业技术 曲线B 曲线A压缩性>曲线B压缩性 D 二、 压缩性指标 ep曲线 院 压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力 增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高 土方 根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标 1.压缩系数a 学 ■ 2.压缩模量E, ■3.变形模量E
e0 e p p e ◼ 二、压缩性指标 e-p曲线 压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力 增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高 根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标 ◼ 1.压缩系数a ◼ 2.压缩模量Es ◼ 3.变形模量E0 曲线A 曲线B 曲线A压缩性＞曲线B压缩性
广■ 1.压缩系数a 土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值 et 利 利用单位压力增量所引起 力职 斜率a=-Ae=e-e2 △pP,-p得孔隙比改变表征土的压 缩性高低 as、de 技术学院 dp p 在压缩曲线中，实际采 e-p曲线 用割线斜率表示土的压 《规范》用p1=100kPa、P2=200kPa 缩性 土对应的压缩系数α12评价士的压缩性 a1.2<0.1MPa1低压缩性土 △e__e1-e2 学·0.1MPal≤a1.2<0.5MPal中压缩性土 △D p2-p1 a1-2≥0.5MPa1高压缩性土
◼ 1.压缩系数a 土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值 p1 p2 e1 e2 M1 M2 e0 e p e-p曲线 △p △e 利用单位压力增量所引起 得孔隙比改变表征土的压 缩性高低 p e a d d = − 在压缩曲线中，实际采 用割线斜率表示土的压 缩性 2 1 1 2 p p e e p e a − − = − ＝ 《规范》用p1 ＝100kPa、 p2 ＝200kPa 对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性 ◼ a1-2＜0.1MPa-1低压缩性土 ◼ 0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中压缩性土 ◼ a1-2 ≥0.5MPa-1高压缩性土 2 1 1 2 p p e e p e a − − 斜 率 = − ＝
2.压缩模量E 土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为 侧限模量 电力 E、= I+e e 业技 说明：土的压缩模量E与土的的压缩系数α成反比，E,愈大， a愈小，土的压缩性愈低 ■3变形模量E。 学 土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。 变形模量与压缩 E=BE 土的泊松比 土 模量之间关系 一般0~0.5 22 之间 学 其中
◼ 2.压缩模量Es 土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为 侧限模量 a e Es 1+ 1 = 说明：土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比， Es愈大， a愈小，土的压缩性愈低 ◼ 3.变形模量E0 土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。 变形模量与压缩 模量之间关系 E0 = Es 其中 － ＝－ 1 2 1 2 土的泊松比， 一般0～0.5 之间
§4.2 地基最终沉降量计算 水 地基最终沉降量地基变形稳定后基础底面的沉降量 口 一、分层总和法 电 1.基本假设 为了弥补假定 ■地基是均质、各向同性的半无限线性 所引起误差，取 基底中心点下的 业 变形体，可按弹性理论计算土中应力 附加应力进行计 ■ 在压力作用下，地基土不产生侧向变 算，以基底中点 形，可采用侧限条件下的压缩性指标 的沉降代表基础 2.单一压缩土层的沉降计算 的平均沉降 院 ■ 在一定均匀厚度士层上施加连续均布 荷载，竖向应力增加，孔隙比相应减 土方 小，土层产生压缩变形，没有侧向变 形。 学
§4.2 地基最终沉降量计算 ◼ 一、分层总和法 地基最终沉降量地基变形稳定后基础底面的沉降量 1.基本假设 ◼ 地基是均质、各向同性的半无限线性 变形体，可按弹性理论计算土中应力 ◼ 在压力作用下，地基土不产生侧向变 形，可采用侧限条件下的压缩性指标 为了弥补假定 所引起误差，取 基底中心点下的 附加应力进行计 算，以基底中点 的沉降代表基础 2.单一压缩土层的沉降计算 的平均沉降 ◼ 在一定均匀厚度土层上施加连续均布 荷载，竖向应力增加，孔隙比相应减 小，土层产生压缩变形，没有侧向变 形
AD 00 ↓↓↓↓↓↓↓↓0 土层竖向应力由p增加到p2, 74☑的 引起孔隙比从e,减小到e2, 利 竖向应力增量为p s=H-H2=ee2H 力 可压缩土层 1+e 由于 职 a=- Aee-e2 △pp2-P1 技 所以 术 a 学 S= (P2-p)H1= 3.单向压缩分层总和法 1+e 院 分别计算基础中心点下地基中各个分 层土的压缩变形量4s,基础的平均沉降 第层土的 量等于4s的总和 压缩应变 △s,=6,H i-
△p ∞ ∞ 可压缩土层 H1 H0 s 土层竖向应力由p1增加到p2， 引起孔隙比从e1减小到e2， 竖向应力增量为△p 1 1 1 2 1 2 1 H e e e s H H + − = − = 2 1 1 2 p p e e p e a − − = − ＝ 由于 所以 2 1 1 1 1 ( ) 1 H E p p p H e a s s − = + = 3.单向压缩分层总和法 ◼ 分别计算基础中心点下地基中各个分 层土的压缩变形量△si ,基础的平均沉降 量s等于△si的总和 i n i n i s si i H = = = = 1 1 i第i层土的 压缩应变