研究土压缩性的试验及指标

1、第二节第二节 研究土压缩性的试验及指标研究土压缩性的试验及指标一、室内侧限压缩试验及压缩模量一、室内侧限压缩试验及压缩模量土的压缩性是指在压力作用下体积压缩小的性能。从理论上，土的压缩变形可能是：（1）土粒本身的压缩变形；（2）孔隙中不同形态的水和气体的压缩变形；（3）孔隙中水和气体有一部分被挤出，土的颗粒相互靠拢使孔隙体积减小。土的固结土体在压力作用下其压缩量随时间增长的过程。侧限压缩试验分为：（1）慢速压缩试验法；（2）快速压缩试验法侧限限制土样侧向变形，通过金属环刀来实现。试验目的研究测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的各项压缩

2、指标。试验设备固结仪。（一）ep 曲线及有关指标要绘制 ep 曲线，就必须求出各级压力作用下的孔隙比。e如何求 e？看示意图：设试样截面积为 A，压缩前孔隙体积为，土粒体积为，土样高度为，孔隙0vV0sV0H比为（已测出） 。压缩稳定后的孔隙体积为，土粒体积为，土样高度为0evVsV，孔隙比为 e，为某级压力下样式高度变化（可以测出） 。依侧限压缩HHH0H试验原理可知：土样压缩前后试样截面积 A 不变，则有：ssVV0则可得：eHHeH11000)1 (000eHHee利用上式计算各级荷载 P 作用下达到的稳定孔隙比 e ，可绘制如图 4-3 所示的 ep曲线，该曲线亦被称为压缩曲线。1、压

3、缩系数 压缩系数，MP a1，负号表 e 随 P 的增长而减小。dpde当压力变化范围不大时，土的压缩曲线可近似用图 4-4 中的 M1M2割线代替。1221ppeepeP1增压前使试样压缩稳定的压力强度，一般指地基中某深处土中原有的竖向自重应力，kPa ；P2增压后使试样所受的压力强度，一般为地基某深处自重应力与附加应力之和，kPa；e1 、e2 分别为增压前后在 P1 、P2 作用下压缩稳定时的孔隙比。【讨论】土的压缩系数是唯一的吗？在用分层总和法计算地基沉降量时：P1e1cz曲线查peP2 e2zcz曲线查pe压缩系数 a 是表征土的压缩性的重要指标之一。压缩系数越大，表明土的压缩性越大

4、。为方便与应用和比较， 建筑地基基础设计规范提出用 P1100 kPa 、P2200 kPa 时相对应的压缩系数12来评价土的压缩性，具体规定为： 时0.1MPa1，为低压缩性土；210.1MPa1 0.5MPa1 时，为中压缩性土；210.5MPa1 时，为高压缩性土。21常规试验中，一般按 P=50kPa 、100 kPa、200 kPa 、400 kPa 四级加荷，测定各级压力下的稳定变形量 ，然后计算相应的孔隙比 e 。H压缩曲线 压缩性低。平缓著。土的孔隙比减少得愈显量作用下，说明在相同的压力增越陡2压缩模量 sE ES与成反比。即 ES愈大，愈小，土体的压缩性愈低。1111eeep

5、EpEszzzs（二） 土的侧限回弹曲线和再压缩曲线（三）室内压缩试验曲线及有关指标pelg1、压缩指数、回弹指数压缩指数12lg1lg2lg21ppceppeeC缷载段和再压缩段的平均斜率称为回弹指数或再压缩指数，且eCceCC 2、前期固结压力cp根据室内大量试验资料证明：室内压缩曲线开始弯曲平缓，随着压力增大明显下弯，当压力接近时，曲线急剧变陡，并随压力的增长近似直线向下延伸。这个弯点就是土层cp历史上所曾经承受过的最大的固结压力，也就是土体在固结过程中所受的最大有效应力，称为前期固结压力。确定的常用方法是卡萨格兰德（1936 年）提出的经验作图法，其步骤如下：cp（1）从室内 elgp

6、 压缩曲线上找出曲率最大点 A 点；（2）过 A 点作水平线 A1，和切线 A2；（3）作水平线 A1与切线 A2所夹角的平分线 A3；（4）作 elgp 曲线直线段的向上延长交 A3于 B 点，则 B 点的横坐标即为所求的先期固结应力。cp固结应力就是使土体产生固结或压缩的应力。就地基土层来说，该应力主要有两种：一种是土的自重应力，另一种是由外荷引起的附加应力对于饱和的新沉积的土或人工填土，起初土颗粒尚处于悬浮状态，土的自重应力由孔隙水承担，有效应力为 0，随着时间的推移，土在自重作用下逐渐固结，最后自重应力全部转化为有效应力，故这类土的自重应力就是固结应力。但对大多数天然土层来说，由于经受

7、了漫长的地质年代，在自重作用下已完全固结，此时自重应力已不再引起土层压缩，能进一步使土层产生固结，只有外加荷载引起的附加应力，故此时的固结应力指附加应力。前期固结应力：天然土层在形成历史上沉积，固结过程中受到过的最大固结应力称为先期固结应力，用表示。cp超固结比（Ocr）：先期固结应力和现在所受的固结应力之比即，根据0ppcOCR OCR 值可将土层分为正常固结土，超固结土和欠固结土。OCR1，即先期固结应力等于现有的固结应力，正常固结土OCR 大于 1，即先期固结力大于现有的固结应力，超固结土OCR 小于 1，即先期固结力小于现有的固结应力，欠固结土。考虑应力历史对土层压缩性的影响，必须解决

8、（1）判定土层的固结属正常固结、超固结、欠固结（2）反映现场土层实际的压缩曲线，其可行办法为：通过现场取样，由室内压缩曲线的特征建立室内压缩曲线与现场压缩曲线的关系，从而以室内压缩曲线推求现场压缩曲线。（四）原位压缩曲线及有关指标pelg室内压缩试验的结果发现，无论试样扰动如何，当压力增大时，曲线都近于直线段，且大都经过 0.42e0点（e0试样的原位孔隙比） 。由室内压缩曲线加以修正求得现场土层的压缩曲线的方法：由现场取样时确定试样的原位孔隙比 e0及固结应力（即有效覆盖应力）了；由室内压缩曲线求出土层的 Pc，(1)对于正常固结土：当当 P0（现有固结力）（现有固结力）Pc 时时（正常固结

9、土）作水平线交线于 E 点，E 点坐标为（，e0）0ee cpp lgcp作 e=0.42e0水平线交室内压缩曲线直线段于 D 点连接 ED 直线段，即为现场压缩曲线；ED 直线段的斜率压缩指数 Cc。（2）对于超固结土：当当 P0PC时（超固结土）时（超固结土）在取样前已产生了回弹例如沉积剥蚀等，在建筑物荷载作用下，应属于再压缩过程。作 e=e0平行线交线于 F 点，F 点坐标为（，e0）0lglgpp 0p自 F 点作平行线于室内回弹再缩曲线的平行线交线于 E 点。pcp lg作平行线交室内压缩曲线直线段于 D 点。042. 0ee 连接 FE，ED 直线段现场压缩曲线就是由 FE 段和 ED 段直线所组成。相应于 FE 段、ED 段直线的斜率分别用、表示。eCcfC（3）对于欠固结土：当当 P0PC的欠固结图的欠固结图它的现场压缩曲线的推求方法类似于正常固结土。二、现场载荷试验及变形模量二、现场载荷试验及变形模量 1、载荷试验2、变形模量0E变形模量由现场静载荷试验测定。表示土在侧向自由变形条件下竖向压应力与竖向总应力之比。三、弹性模量及试验测定三、弹性模量及试验测定一般通过三轴仪进行三轴重复压缩试验获得。四、关于三种模量的讨论四、关于三种模量的讨论1、压缩模