第章 土的压缩性

第5章土的压缩性Chap.5Soilcompressibility5.1概述土的压缩性是指土体在压力作用下体积缩小的特性。这种压缩是由于土颗粒的变形、重排以及土孔隙中水和空气的排出。土粒和土中水的压缩量与土体的压缩总量相比很微小，可以忽略不计。因此土的压缩是指土中孔隙体积的缩小，即土中水和土中气的体积缩小。饱和土在压力作用下随土中水体积减小的全过程称为土的固结。5.2.1固结试验和压缩曲线室内固结试验：用金属环刀切取原状土样，置于圆筒形压缩容器的刚性护环内（图5-1），土样上下各垫一块透水石，受压后可以自由排水。由于金属环刀和刚性护环的限制，土样在压力作用下只能发生竖向压缩变形，而无侧向变形。土样在天然状态下或经过人工饱和后，进行逐级加压固结，以便测定各级压力pi作用下土样压缩稳定后的孔隙比ei。5.2固结试验和压缩性指标返回各级压力pi作用下土样压缩稳定后的孔隙比ei的推导：设土样断面积为A，初始高度为H0，受压后土样高度为Hi，则，为外压力pi作用下土样的稳定压缩量（图5-2）。则，原始孔隙比e0可表示为：在外压力pi作用下，孔隙比变成ei，可计算为：返回由于土颗粒体积Vs不变，且侧限压缩试验，土样的截面积A不变，因此，压缩曲线是室内固结试验成果，是土的孔隙比与所受压力的关系曲线。只要测定土样在各级压力pi作用下的稳定压缩量后，就可算出相应的孔隙比ei，从而绘制出土的压缩曲线（图5-3）。返回压缩曲线有两种：普通直角坐标和半对数坐标。用普通坐标时，加荷率取≤1，一般按p=50、100、200、300、400kPa五级加荷，对于软土试验第一级压力应该从12.5kPa或25kPa开始，最后一级压力应大于土中计算点的自重应力与预计附加应力之和。e-p曲线可确定土的压缩系数a、压缩模量Es等压缩性指标。采用半对数坐标时，初始加荷率取0.5，试验时以较小的压力开始，采取小增量多级加荷方式，p=12.5、18.75、25、37.5、50、100、200、400、800、1600、3200kPa，对于软土第一级压力必须从12.5kPa开始，最后一级压力大于地基中计算点的自重应力和附加应力之和。e-logp曲线可确定土的压缩指数Cc。返回5.2.2土的压缩系数和压缩指数土的压缩系数是土体在侧限条件下孔隙比减小量与竖向有效压力增量的比值，即e-p曲线（图5-4）中某一压力段的割线斜率。这一压力段应取土中自重应力至自重应力与附加应力之和的范围。式中a——土的压缩系数，MPa-1；

p1——地基某深度处土中（竖向）自重应力，MPa；

p2——地基某深度处土中（竖向）自重应力与附加应力之和，MPa；

e1、e2——相应于p1、p2作用下压缩稳定后的孔隙比。返回根据地基土中应力的实际情况，也为了便于比较，通常采用压力段p1=0.1MPa（100kPa）增加到p2=0.2MPa（200kPa）时的压缩系数不清a1-2来评定土的压缩性：土的压缩指数是土体在侧限条件下孔隙比减小与竖向有效压应力常用对数值增量的比值，即e-logp曲线中某一压力段的直线斜率。土的e-p曲线变换成半对数e-logp曲线时，它的后段接近直线（图5-5），其斜率Cc为：返回5.2.3土的压缩模量和体积压缩系数土的压缩模量是土体在侧限条件下竖向附加应力与竖向应变的比值，即：如果已知土的压缩曲线，则土样孔隙比变化为已知，则可反算相应的土样高度变化前面在压缩试验的时候已推导出因此土的压缩模量为：土的压缩模量越小，土的压缩性越高。土的恨体积军压缩蛛系数mv：土臣在侧纤限条办件下叛体积喷应变除与竖卡向压姑应力网增量坚之比防，即暴在单枪位压集力增观量作执用下园土体工单位览体积亩的体塌积变获化。在侧敞限的凳条件退下，命土样己截面拦积不缓变，缓体积寄应变蹦应该沃等于即竖向淋应变由，因熊此土泡的体攻积压所缩系今数就范是土建的压粒缩模财量的剃倒数茄：与压造缩模至量相唇反，翁土的泻体积标压缩珠系数mv越大楚，土区的压谎缩性裕越高怠。现场稳静载缸荷试槐验及乎变形丹模量前面文四个浓压缩挂性指闲标：涝压缩核系数a、压之缩指属数Cc、压掠缩模肠量Es和体什积压塔缩系驳数mv，都吸是采拾用室夕内试咸验测辰定的蔽。土点的压累缩性副指标赌还可塑以通号过现消场原皆位试暑验测的得。火如土枯的静买载荷屯试验勿。1.榆土卡的静择载荷许试验方法逝是：盼对土归体逐诊级加故载，寄定时猎观测瞒土的赵沉降居，直猎到土折体破及坏。5.跳4土的衰变形都模量静载隆荷试早验土惧体破飘坏如突果达钱到下巾列情败况之钟一，嚼则认上为土票体已抚经达返到破被坏：（1笨）承唇压板睛周围屿土明热显侧丽向挤保出；（2桌）沉勉降急湿剧增途大，引压力积~沉疾降曲遮线出迷现陡础降阶办段；（3休）在唉某一系荷载系下，疲24剪小时氧内沉挠降速何率不液能达细到稳左定标做准；（4毙）沉镜降s渐>0饲.0帮6b盯（b抚为承雪压板岭的宽韵度或冬直径鞋）根据版静载桨荷试铺验的祝观测舌结果散，按都一定撕比例勾以压病力p为横形坐标计，以度稳定眉变形s为纵醒坐标垂，可轿以画去出p~s（压同力~历沉降竿）曲往线。一般p~s曲线狂分为睡三个容阶段膜（图5仔-1橡5）：（1恭）直童线段忘：当迷荷载慕较小积时，p~s曲线他为直暂线，肺表明蚊沉降该量与珠压力午之间孝为线惑性关夫系，汉土体乱只产穿生弹埋性变洞形；（2丹）塑杰性变芹形段请：荷除载继费续增槐大，粗沉降区量的志增大滩速率芒比荷随载增斯加快化，地巾基中区产生旨局部歪剪切遥破坏隶；（3倦）陡观降段色：荷抖载稍泽有增砖大沉帖降急衰剧增纽奉加，椒地基佳达到牙破坏砍。直线牲段末拨端的后荷载Pa称为孕比例厌界限心荷载弱，陡美降段趟的起连始荷册载Pu称为杰地基杆土的晌极限的荷载孙。在p-s曲线务的直塌线段州任选矩一压析力p1和它娱对应芒的沉爪降s1，利冲用弹泽性力委学公仔式，讯可以嘉计算取地基格土的竖变形司模量E0：式中E0——勇土的茂变形罗模量瞎，是笨指土受体在煮侧向堆自由陈变形份条件搏下竖揭向压芹应力话与竖登向总叶应变韵的比蜡值；——蔽对刚坚性承住压板膜应取重，方凑形压汤板取鸟0.任88窜，圆纽奉形压园板取即0.亡79姓。b——嚷承压度板的打边长剧或直缺径；p1——旁所取信定的企比例腊界限鹊荷载脑；s1——守与所呀取定挖的比荡例界挠限荷阿载相