土力学第五章课件.ppt

1,第五章,土的压缩性,2,本章特点,有一些较严格的理论 有规范的试验 强调物理意义及实际应用 主线：一维压缩问题 应力历史及先期固结压力 各个模量的定义和使用条件,第五章 土的压缩性,主要难点,学习要点,3,第五章 土的压缩性,5.1 概述 5.2 固结试验及压缩性指标 5.3 应力历史对压缩性的影响 5.4 土的变形模量 5.5 土的弹性模量,4,5.1 概述,几个定义：,土的固结饱和土在压力作用下孔 隙水排出，孔隙体积缩 小的过程土的压缩性土体在压力作用下体 积缩小的特性和时间有关，颗粒和水不可压缩,土的碎散性,又称土的压密,土的压缩土中孔隙的体积缩小5,特殊应力状态,一维问题,侧限压缩试验,轴对称问题,常规三轴试验,,,,5.1 概述,一般应力状态,理论拓展、经验积累,室内试验,,,旁压试验,原状土,荷载试验,,室外试验,,试验目的：变形、强度特性,静力触探试验,标准贯入试验,6,5.1 概述,变形特性 及测试方法,K0 固结,K0 土的静止侧压力系数,7,5.2.1 固结试验和压缩曲线,固结容器： 环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架等 加压设备：杠杆比例1:10 变形测量设备,1、固结（压缩）试验,支架,加压设备,固结容器,,变形测量,,5.2 固结试验及压缩性指标,8,,,,,水槽,内环,环刀,透水石,试样,传压板,百分表,施加荷载，静置至变形稳定 逐级加大荷载,测定： 轴向应力 轴向变形,试验结果：,,,,P1,s1,e1,e0,,5.2.1 固结试验和压缩曲线,5.2 固结试验及压缩性指标,9,,,,,,,,,,压缩系数：土体在侧限条件下孔隙比减小量与竖向有效压应力增量的比值。

5.2.2土的压缩系数与压缩指数,5.2 固结试验及压缩性指标,P,P,10,压缩系数,a1-2常用作比较土的压缩性大小,,5.2.2土的压缩系数与压缩指数,5.2 固结试验及压缩性指标,,,,,,,,,,P,P,11,,,e,,,,,压缩指数：土体在侧限条件下空隙比减小量与竖向有效压应力常用对数值增量的比值5.2.2土的压缩系数与压缩指数,5.2 固结试验及压缩性指标,P(kPa, lg),12,压缩模量/Compression modulus： 土体在侧限条件下竖向附加压应力与竖向应变之比，又称侧限模量 体积压缩系数/volume compression coefficient: 土体在侧限条件下体积应变与竖向附加压应力竖向之比5.2.3 土的压缩模量和体积压缩指数,5.2 固结试验及压缩性指标,P,13,,,,,,,,,,,,,,侧限压缩模量, kPa，MPa 侧限变形模量,固体颗粒,孔隙,体积压缩系数， kPa-1 ，MPa-1,5.2.3 土的压缩模量和体积压缩指数,5.2 固结试验及压缩性指标,P,P,P,14,单向压缩试验的各种参数的关系,5.2.3 土的压缩模量和体积压缩指数,5.2 固结试验及压缩性指标,15,5.2.4 回弹曲线和再压缩曲线,5.2 固结试验及压缩性指标,回弹模量,16,应力历史与应力应变关系,,,,,粘土地基 一次沉积 侧限条件,,,,,上覆土,取样或剥蚀,加载或再覆土,应力历史非常重要,5.3 应力历史对压缩性的影响,5.3.1 沉积土（层）的应力历史,17,,,,,,,,ab 上覆土沉积 bb 取样 bcd 室内试验,历史上无卸载：,历史上有卸载：,af 上覆土沉积 ff 剥蚀 ff 取样 fgh 室内试验,,s= z,,p= z,,,应力历史如何衡量？,,,5.3 应力历史对压缩性的影响,5.3.1 沉积土（层）的应力历史,18,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,先期固结压力：历史上所经受到的最大竖向有效固结压力Pc （指有效应力）,P1= z：自重压力 Pc= P1：正常固结土 Pc P1：超固结土 Pc

由假定知，B点必然位于原状土的初始压缩曲线上； 以0.42e0 在压缩曲线上确定C点，由假定知，C点也位于原状土的初始压缩曲线上；,土样取出以后e不变，等于原状土的初始孔隙比e0，因而，（ e0, pc）点应位于原状土的初始压缩曲线上； 0.42e0时，土样不受到扰动影响a. 正常固结土,假定：,推定：,原位压缩曲线的近似推求, 通过B、C两点的直线即为所求的位压缩曲线5.3 应力历史对压缩性的影响,5.3.2 现场原始压缩曲线及压缩性指标,lgp,pc=p1,24,b. 超固结土,假定：, 土取出地面后体积不变，即（e0,p1）在原位再压缩曲线上； 再压缩指数Ce 为常数； 0.42e0处的土与原状土一致，不受扰动影响推定：, 确定p1 ，pc的作用线； 过e0作水平线与 p1作用线交于D点；, 过B和C点作直线即为原位压缩压缩曲线 过D点作斜率为Ce的直线，与pc作用线交于B点，DB为原位再压缩曲线；, 过0.42e0 作水平线与e-lgp曲线交于点C；,原位压缩曲线的近似推求,,,,5.3 应力历史对压缩性的影响,5.3.2 现场原始压缩曲线及压缩性指标,pcp1,p1,pc,lgp,9/06-2/07,25,,5.4 土的变形模量,5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量,9/06-2/07,26,变形模量：土体在侧向自由变形条件下竖 向压应力与竖向变形之比。

5.4 土的变形模量,5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量,9/06-2/07,27,变形模量：土体在侧向自由变形条件下竖 向压应力与竖向变形之比5.4 土的变形模量,5.4.2 深层平板载荷试验及变形模量,28,变形模量：土体在侧向自由变形条件下竖 向压应力与竖向变形之比5.4 土的变形模量,5.4.2 旁压试验及变形模量,由虎克定律:,侧限条件下:,则:,,E < Es,变形模量 E 与侧限变形模量 Es 之间的关系（相同的初始状态）,5.4 土的变形模量,5.4.3 变形模量与压缩模量的关系,表5-1,30,土的弹性模量： 土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变之比5.5 土的弹性模量,。