土的压缩性任务

土的压缩性任务第一页，共二十六页，2022年，8月28日一、理论知识地基土层承受上部建筑物的荷载必然会产生变形，从而引起建筑物基础沉降。当场地土质坚实时，地基的沉降较小，对工程正常使用没有影响；但若地基为软弱土层且厚薄不均，或上部结构荷载轻重变化悬殊时，地基就不安全。地基产生压缩的原因：内因：建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素。地下水位大幅下降，相当于施加大面积荷载。施工影响，基槽持力层的结构扰动。振动影响，产生震沉。温度变化影响，如冬季结冰，春季融化。浸水下沉，如黄土湿陷，镇土下沉。外因：固相矿物本身压缩极小，物理学上有意义，对建筑工程来说没有意义。土中的水、气体的压缩很小，可不计。地基土的压缩实质是土中孔隙的压缩，土中水与气体受压后从孔隙中挤出，使土的孔隙减小。第二页，共二十六页，2022年，8月28日土的压缩性是土在压力（附加应力或自重应力）作用下体积缩小的特性土的固结是土体在压力作用下其压缩量随时间的增长而增长的过程土体的压缩性指标有:压缩系数a、压缩指数Cc、压缩模量Es、变形模量E0。压缩性指标的测定方法有：

室内试验，侧限条件的固结试验，可测得压缩系数a、压缩指数Cc、压缩模量Es。

原位测试：现场静荷试验，可测得变形模量E0

第三页，共二十六页，2022年，8月28日1、固结试验及压缩性指标⑴侧限压缩试验（固结试验）

侧限：限制土样侧向变形，土样只能发生竖向压缩变形（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指标。

试验设备：压缩仪（固结仪）第四页，共二十六页，2022年，8月28日第五页，共二十六页，2022年，8月28日第六页，共二十六页，2022年，8月28日第七页，共二十六页，2022年，8月28日

试验方法：逐级加压固结，以便测定各级压力Pi作用

下土样压缩稳定后的孔隙比ei。

常规试验中，一般按P=50kPa，100kPa,200kPa,300kPa,400kPa五级加荷，测定各级压力下的稳定变形量△hi,然后计算相应的孔隙比ei

第八页，共二十六页，2022年，8月28日------土粒比重------土样的初始含水率------初始密度------土样原始高度利用上式计算各级荷载作用下，达到稳定孔隙比，按各级压力作用下的孔隙比，绘制，曲线，被称为压缩曲线第九页，共二十六页，2022年，8月28日第十页，共二十六页，2022年，8月28日问题：从压缩曲线来看，是曲线越陡压缩性越高还是曲线越缓压缩性越高？答案：

｛越陡------压缩性越高压缩曲线越缓------压缩性越低曲线可确定土的压缩系数a、压缩模量曲线可确定土的压缩指数Cc 第十一页，共二十六页，2022年，8月28日(2)土的压缩系数、压缩指数、压缩模量压缩系数：压缩系数是土体在侧限条件下，孔隙比减小量与竖直有效压应力增量的比值，即e-P曲线中某一压力段的割线斜率，当压力变化范围不大时，土的压缩曲线可近似用图中的M1M2割线代替。第十二页，共二十六页，2022年，8月28日式中：a---压缩系数，或---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，MPa---增压后使试样所受的压力强度，一般指地基某深处自重应力与附加应力之和，MPa，---增压前后在P1，P2作用下压缩稳定时的孔隙比结论：压缩系数a是表征土的压缩性的重要指标之一。压力系数越大，表明土的压缩性越大。第十三页，共二十六页，2022年，8月28日《规范》P1=0.1MPa,P2=0.2MPa时用相对应的压缩系数a来评价土的压缩性

＜,为低压缩性土＜＝＜，为中压缩性土＞＝，为高压缩性土第十四页，共二十六页，2022年，8月28日压缩指数：要锁指数是土体在侧限条件下孔隙比减小量与竖向有效压应力常用的对数增量的比值。即曲线中某一压力段的直线斜率。把土的曲线改绘成半对数压缩曲线曲线时，它的后段接近直线，其斜率Cc为土的压缩指数。第十五页，共二十六页，2022年，8月28日结论：压缩指数Cc是表征土的压缩性的另一个重要指标，Cc值越大，土的压缩性越高。具体规定：

Cc＜0.2,低压缩性土0.2＜＝Cc＜＝0.4,中压缩性土Cc＞0.4，高压缩性土第十六页，共二十六页，2022年，8月28日土的压缩模量（侧限压缩模量）：压缩模量是土在完全侧限条件下的竖向应力增量（如从增至）与相应的应变增量的比值（kPa或MPa）结论：土的压缩模量也是表征土的压缩性高地的一个指标。由上式可知，与a成反比，即a越大，越大，土的压缩性越高。同压缩系数a一样，压缩模量不是常数，在压力小的时候，压缩模量小；在压力的时候，压缩模量大。

第十七页，共二十六页，2022年，8月28日工程上，常采用作为判别土的压缩性高低的标准规定：当＜4MPa时，属高压缩性土当＝4～15时，属中压缩性土当＞15MPa时，属低压缩性土第十八页，共二十六页，2022年，8月28日（3）土的回弹曲线和再压缩曲线土的压缩变形是由弹性变形和残余变形两部分组成的第十九页，共二十六页，2022年，8月28日2、现场载荷试验及变形模量（1）现场载荷试验现场荷载试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的变化以及稳定时的沉降量，将试验得到的各级荷载与相应的稳定沉降量绘制成P—S曲线，即获得了地基土载荷试验结果。第二十页，共二十六页，2022年，8月28日第二十一页，共二十六页，2022年，8月28日（2）变形模量变形模量是表示土在侧向自由变形条件下竖向压应力与竖向总应变之比。由现场静载荷试验测定。在P-S曲线中，当荷载P小于某数值时，荷载Ｐ与载荷板之间基本呈直线关系。在这段直线关系内，可根据弹性理论计算沉降公式反求地基的变形模量式中：Ｐ－－直线段的荷载强度，kPa；ｓ－－相应于Ｐ的载荷板下沉量ｂ－－载荷板的宽度或直径－－土的泊松比砂土可取0.2～0.25－－沉降影响系数，对刚性载荷板取=0.88（方形板），=0.79（圆形板）第二十二页，共二十六页，2022年，8月28日（3）变形模量与压缩模量的关系式中：------与土的泊松比有关的系数，第二十三页，共二十六页，2022年，8月28日3、土的应力史土的应力史是指土层在地质历史发展过程中所形成的先期应力状态以及这个状态对土层强度与变形的影响（1）先期固结压力土层在历史上曾经承受过的最大的固结压力，称为先期固结压力，用表示。目前，先期固结压力通常是根据室内压缩试验获得的曲线来确定，较简单明了的方法是卡萨格兰德提出的经验作图法。（2）土的固结状态工程中，根据先期固结压力与目前自重力的相对关系，将土层的天然固