土的 压缩试 验及指标.

1、第组全体成员土体产生压缩的原因：土体产生压缩的原因： (1)(1)固体颗粒的压缩；固体颗粒的压缩； (2)(2)孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体的溶解；的溶解； (3)(3)孔隙水和孔隙气体的排出；孔隙水和孔隙气体的排出； 纯水、固体颗粒的压缩量常可略不计；纯水、固体颗粒的压缩量常可略不计；土体压缩主要来自孔隙水和气的排出。土体压缩主要来自孔隙水和气的排出。17使土体体积减少的主要因素是（）(A)土中孔隙体积的减少；(B)土粒的压缩(C)土中密闭气体的压缩；(D)土中水的压缩Al土体受力后引起的土体受力后引起的变形：变形： 体积体积变形变形 形状变形形状变形 我

2、们把这种在外力作用下土体积缩小的我们把这种在外力作用下土体积缩小的特性称为特性称为土的压缩性土的压缩性。建筑物通过基础将荷载传给地基，在地基内部将产生应力和变形，从而引起建筑物基础的沉降。地基、基础设计的变形原则：SS通常在地基中是不允许发生大范围剪切破坏。通常在地基中是不允许发生大范围剪切破坏。总沉降总沉降 S ：初始初始(瞬时瞬时)沉降沉降Sd固结沉降固结沉降Sc次固结沉降次固结沉降SsS Sd十十Sc十十Ss 地基沉降的组成地基沉降的组成水槽水槽内环内环环刀环刀透水石透水石试样试样传压板传压板百分表百分表测定：测定：轴向应力轴向应力轴向变形轴向变形透水孔透水孔杠杆式压缩仪：杠杆式压缩仪：

3、 400600kpa高压固结仪：高压固结仪： 16005000kpa施加荷载，静置至变形稳定施加荷载，静置至变形稳定逐级加大荷载逐级加大荷载水槽水槽内环内环环刀环刀透水石透水石试样试样传压板传压板百分表百分表测定：测定：轴向应力轴向应力轴向变形轴向变形Pt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3se试验结果：试验结果：一、侧限（单向）压缩试验：一、侧限（单向）压缩试验：单向单向固结仪：固结仪：应力状态： 1 Z 2K0 Z 3K0 Z应变特性： Z x=0 y=0eiee01siVS+e0VS=h0AVS+eiVS=(h0-si)A(1): (1): 各级压力与其相应的稳定孔隙比的关系各级压力与

4、其相应的稳定孔隙比的关系曲线，简称曲线，简称e e 曲线曲线。 (2):(2): e e lglg曲线曲线、 e e lnln曲线曲线。000)1 (HSeeeii000HSe1ee)( （1 1）e e 曲线曲线0100200 3004000.60.70.80.91.0e ePt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3se0i00iHSe1ee)( e 0100200 3004000.60.70.80.91.0e eea 压缩系数：曲线上任一点的切线斜率压缩系数：曲线上任一点的切线斜率压缩性不同的土，其压缩曲线的形压缩性不同的土，其压缩曲线的形状是不一样的。曲线愈陡，说明随状是不一样的。曲线愈

5、陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈着压力的增加，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高。显著，因而土的压缩性愈高。 一般研究土中某点由原来的自重应力一般研究土中某点由原来的自重应力p p1 1增加到外荷作用下增加到外荷作用下的土中应力的土中应力p p2 2 ( (自重应力与附加应力之和自重应力与附加应力之和) )这一压力间隔这一压力间隔所表征的压缩性时，土的压缩性可用割线斜率代替。所表征的压缩性时，土的压缩性可用割线斜率代替。P1评价地基土压缩性高低的指标是（）(A)压缩系数；(B)固节系数；(C)沉降影响系数；(D)参透系数A2若土的压缩曲线（e-p曲线）较陡，则表明（）(A)土的压

6、缩性较大(B)土的压缩性较小(C)土的密实度较大(D)土的孔隙比较小Aea e 0100200 3004000.60.70.80.91.0e ea a1-21-2常用作比较土的常用作比较土的压缩性大小压缩性大小土的类别土的类别a a1-21-2 (MP (MPa a-1-1) )高压缩性土高压缩性土0.50.5中压缩性土中压缩性土0.10.10.50.5低压缩性土低压缩性土0.10.1P1若土的压缩系数a1-2=0.1MPa-1,则该土属于（）(A)低压缩性土；(B)中压缩性土；(C)高压缩性土；(D)低灵敏土BPe 0100200 3004000.60.70.80.91.0e eszE 侧限

7、压缩模量侧限压缩模量, ,KPKPa a , ,MPMPa a压缩模量：压缩模量：土在完全侧限条件土在完全侧限条件下的竖向附加压应下的竖向附加压应力与相应的应变增力与相应的应变增量之比值（量之比值（MPaMPa) )。即即：E ES S= =z z/ /z z z0e1e 土的类别土的类别E ES S ( (MPMPa a) )高压缩性土高压缩性土 4 4中压缩性土中压缩性土4 41515低压缩性土低压缩性土1515PEs与a关系推导1土的压缩模量越大，表示（）(A)土的压缩性越高；(B)土的压缩性越低(C)e-p曲线越陡；(D)e-lgp曲线越陡B(2)(2)、e e lglg 曲线曲线10

8、010000.60.70.80.9e ee e 曲线缺点：压力区间较小曲线缺点：压力区间较小 特点特点：有一段较长的直线段有一段较长的直线段lg(2)(2)、e e lglgP P 曲线曲线10010000.60.70.80.9e eceC(lg) C Cc c1 1压缩指数压缩指数 对对直线段：直线段：压缩指数的单位问题压缩指数的单位问题lgCc 是无量纲系数，同压缩系数是无量纲系数，同压缩系数a 一样，压一样，压缩指数缩指数Cc值越大，土的压缩性越高。值越大，土的压缩性越高。虽然压缩系数虽然压缩系数a 和压缩指数和压缩指数Cc 都是反映土的都是反映土的压缩性的指标，但是两者有所不同。前者随

9、压缩性的指标，但是两者有所不同。前者随所取的初始压力及压力增量的大小而异，而所取的初始压力及压力增量的大小而异，而后者在较高的压力范围内却是常量，不随压后者在较高的压力范围内却是常量，不随压力而变。力而变。(1) 土体的变形是由可恢复土体的变形是由可恢复的弹性变形和不可恢复的的弹性变形和不可恢复的塑性变形两部份组成塑性变形两部份组成(2)回弹曲线和再压线曲线构回弹曲线和再压线曲线构成一迴滞环，土体不是完成一迴滞环，土体不是完全弹性体的又一表征；全弹性体的又一表征； (3)回弹和再压缩曲线比压缩回弹和再压缩曲线比压缩曲线平缓得多。曲线平缓得多。 (4)当再加荷时的压力超过当再加荷时的压力超过b点

10、，再压缩曲线就趋于初点，再压缩曲线就趋于初始压缩曲线的延长线。始压缩曲线的延长线。再压缩试验时土体体积变化特征：10010000.60.70.80.9e eC Cc c1 11 1C Ce eCe回弹指数（再压缩指数）回弹指数（再压缩指数）Ce Cc，一般一般粘性土粘性土的的Cc值在值在1.0左右左右, Ce（0.1-0.2）Cc迴滞环、割线与回弹指数：迴滞环、割线与回弹指数：lgP弹性变形部分来自土颗粒和孔隙水的弹性变形、封弹性变形部分来自土颗粒和孔隙水的弹性变形、封闭气体的压缩和溶解，以及薄膜水的变形等造成的变形。闭气体的压缩和溶解，以及薄膜水的变形等造成的变形。 塑性变形部分来自颗粒相互

11、位移、土颗粒被压碎、孔塑性变形部分来自颗粒相互位移、土颗粒被压碎、孔隙水和孔隙气体被排出等造成的变形。隙水和孔隙气体被排出等造成的变形。 土体变形机理非常土体变形机理非常复杂，土体不是理复杂，土体不是理想的弹塑性体，而想的弹塑性体，而是具有弹性、粘性是具有弹性、粘性、塑性的自然历史、塑性的自然历史的产物。的产物。千斤顶荷载板荷载板 加荷系统：承压板：10001000 707707 500500 反力系统：堆载、地锚、拉杆 矩形 圆形千斤顶：测量系统：百分表、固定支架 每级2550KPa 不少于8级 连续2小时内发生的变形量不超过0.1mm/h （*详细见书92页） 1、承压板周围土体明显侧向挤

12、出（砂） 2、承压板周围土体发生明显裂纹（粘） 3、沉降量急剧增大，PS曲线出现陡降段 4、在某一挤压力作用下，24小时内沉降随时间近乎等速增加 5、总沉降量S超过0.06b（b为承载板宽度或直径） PS曲线：P(kpa)S(mm)0pcr puS荷载沉降曲线荷载沉降曲线 PS曲线分析：曲线分析： 1、oa段：压密弹性变段：压密弹性变形阶段形阶段 2、ab段：塑性变形段：塑性变形（局部剪切）阶段（局部剪切）阶段 3、bc段：破坏阶段段：破坏阶段abc比例极限荷载（临塑荷载）极限荷载S)(pBE21变形模量在直线段：SpEBS变形模量,02.0无直线段时：取 土的变形模量与压缩模量的关系土的变形

13、模量与压缩模量的关系 区别区别 试验条件不同：土的试验条件不同：土的变形模量变形模量E是土是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值；体在无侧限条件下的应力与应变的比值；而土的而土的压缩模量压缩模量Es是土体在完全侧限条是土体在完全侧限条件下的应力与应变的比值。件下的应力与应变的比值。联系联系二者同为土的压缩性指标，在理论上二者同为土的压缩性指标，在理论上是完全可以相互换算的。由材料力学理论，是完全可以相互换算的。由材料力学理论，推导出土的变形模量与压缩模量的关系：推导出土的变形模量与压缩模量的关系： )(yxzzEEzyxK0ZZzzEKKEE00212ZZzzEKKEE00212SSEEKE)21 (0001KK土的种类和状态土的种类和状态砾类土（碎石土）砾类土（碎石土）0.180.250.150.20砂土砂土0.250.330.200.25轻亚粘土（粉土）轻亚粘土（粉土）0.330.25亚粘土（粉亚粘土（粉质粘土）质粘土）坚硬状态坚硬状态0.330.25可塑状态可塑状态0.430.30软塑或流塑状态软塑或流塑状态0.530.35粘土粘土坚硬状态坚硬状态0.330.25可塑状态可塑状态0.530.35软塑或流塑状态软塑或流塑状态0.720.42土的土的K0及及的参考值的参考值注 水注 水加 压量 测 室注 水加 压动 画 膨 胀水箱水箱量测量测钻孔内进行横向载荷试验,用以测定较