《巖土力學(xué)》課件-第五章-土的壓縮性

1第五章土的壓縮性2本章特點(diǎn)有一些較嚴(yán)格的理論有規(guī)范的試驗(yàn)強(qiáng)調(diào)物理意義及實(shí)際應(yīng)用主線：一維壓縮問題應(yīng)力歷史及先期固結(jié)壓力各個(gè)模量的定義和使用條件第五章土的壓縮性主要難點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)3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(gè)定義：土的固結(jié)—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(shí)間有關(guān)，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(yīng)力狀態(tài)一維問題側(cè)限壓縮試驗(yàn)軸對稱問題常規(guī)三軸試驗(yàn)§5.1概述一般應(yīng)力狀態(tài)理論拓展、經(jīng)驗(yàn)積累室內(nèi)試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)原狀土荷載試驗(yàn)室外試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模鹤冃?、?qiáng)度特性靜力觸探試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)6§5.1概述變形特性及測試方法室內(nèi)試驗(yàn)室外試驗(yàn)側(cè)限壓縮、三軸壓縮等荷載試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等K0

固結(jié)K0

土的靜止側(cè)壓力系數(shù)7§5.2.1固結(jié)試驗(yàn)和壓縮曲線

固結(jié)容器：環(huán)刀、護(hù)環(huán)、導(dǎo)環(huán)、透水石、加壓上蓋和量表架等

加壓設(shè)備：杠桿比例1:10

變形測量設(shè)備1、固結(jié)（壓縮）試驗(yàn)支架加壓設(shè)備固結(jié)容器變形測量§5.2固結(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)8水槽內(nèi)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(yīng)力軸向變形試驗(yàn)結(jié)果：P1s1e1e0PtestP2s2e2P3s3e3§5.2.1固結(jié)試驗(yàn)和壓縮曲線§5.2固結(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)901002003004000.60.70.80.91.0e壓縮系數(shù)：土體在側(cè)限條件下孔隙比減小量與豎向有效壓應(yīng)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(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)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(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)1110010000.60.70.80.9eCc1壓縮指數(shù)：土體在側(cè)限條件下空隙比減小量與豎向有效壓應(yīng)力常用對數(shù)值增量的比值。§5.2.2土的壓縮系數(shù)與壓縮指數(shù)§5.2固結(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)壓縮模量/Compressionmodulus：土體在側(cè)限條件下豎向附加壓應(yīng)力與豎向應(yīng)變之比，又稱側(cè)限模量。

體積壓縮系數(shù)/volumecompressioncoefficient:

土體在側(cè)限條件下體積應(yīng)變與豎向附加壓應(yīng)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(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)1301002003004000.60.70.80.91.0e1e0側(cè)限壓縮模量,KPa,MPa側(cè)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(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)14單向壓縮試驗(yàn)的各種參數(shù)的關(guān)系指標(biāo)指標(biāo)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(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)15§5.2.4回彈曲線和再壓縮曲線§5.2固結(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)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(diǎn)1：有一段較長的直線段指標(biāo)：17應(yīng)力歷史與應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系粘土地基一次沉積側(cè)限條件上覆土取樣或剝蝕加載或再覆土應(yīng)力歷史非常重要§5.3應(yīng)力歷史對壓縮性的影響§5.3.1沉積土（層）的應(yīng)力歷史18eab

——

上覆土沉積bb’

——

取樣b’cd——

室內(nèi)試驗(yàn)歷史上無卸載：歷史上有卸載：af——上覆土沉積ff'

——?jiǎng)兾gf'f''——取樣f''gh——室內(nèi)試驗(yàn)s=zp=z'zz'應(yīng)力歷史如何衡量？§5.3應(yīng)力歷史對壓縮性的影響§5.3.1沉積土（層）的應(yīng)力歷史19§4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算§4.2一維壓縮性及其指標(biāo)先期固結(jié)壓力：歷史上所經(jīng)受到的最大壓力P1（指有效應(yīng)力）Pc=z：自重壓力P1=Pc：正常固結(jié)土P1>Pc：超固結(jié)土P1<Pc：欠固結(jié)土OCR=1：正常固結(jié)OCR>1：超固結(jié)OCR<1：欠固結(jié)相同σs

時(shí)，一般OCR越大，土越密實(shí)，壓縮性越小超固結(jié)比：OCR=

P1/Pc§5.3應(yīng)力歷史對壓縮性的影響§5.3.1沉積土（層）的應(yīng)力歷史20e特點(diǎn)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(yīng)力歷史對壓縮性的影響§5.3.1沉積土（層）的應(yīng)力歷史210.1110p(100kPa)1.00.80.60.4ee00.42e0擾動(dòng)增加原狀樣重塑樣特點(diǎn)3：擾動(dòng)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(yīng)力歷史對壓縮性的影響§5.3.1沉積土（層）的應(yīng)力歷史22eABCDmrmin123先期固結(jié)壓力σp的確定：

Casagrande法(f)B點(diǎn)對應(yīng)于先期固結(jié)壓力p(b)作水平線m1(c)作m點(diǎn)切線m2(d)作m1,m2的角分線m3(e)m3與試驗(yàn)曲線的直線段交于點(diǎn)B(a)在e-lgσ’壓縮試驗(yàn)曲線上，找曲率最大點(diǎn)mp§5.3應(yīng)力歷史對壓縮性的影響§5.3.1沉積土（層）的應(yīng)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??？§5.3應(yīng)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(biāo)24①確定先期固結(jié)壓力σp②過e0作水平線與σp作用線交于B。由假定①知，B點(diǎn)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(diǎn)，由假定②知，C點(diǎn)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(diǎn)應(yīng)位于原狀土的初始壓縮曲線上；②0.42e0時(shí)，土樣不受到擾動(dòng)影響。a.正常固結(jié)土假定：推定：原位壓縮曲線的近似推求④通過B、C兩點(diǎn)的直線即為所求的位壓縮曲線?！?.3應(yīng)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(biāo)25b.超固結(jié)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(dòng)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(diǎn)；⑤過B和C點(diǎn)作直線即為原位壓縮壓縮曲線。③過D點(diǎn)作斜率為Ce的直線，與σp作用線交于B點(diǎn)，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(diǎn)C；原位壓縮曲線的近似推求§5.3應(yīng)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(biāo)9/06-2/0726§5.4土的變形模量§5.4.1淺層平板載荷試驗(yàn)及變形模量變形模量：土體在側(cè)向自由變形條件下豎向壓應(yīng)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(yàn)及變形模量變形模量：土體在側(cè)向自由變形條件下豎向壓應(yīng)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(yàn)及變形模量變形模量：土體在側(cè)向自由變形條件下豎向壓