土力学与地基基础（第三版）第4章

第4章土的压缩性与计算地基变形4.1土的压缩性一、概念：地基土在压力作用下体积减小的特性VPPV产生压缩的原因（1）、土有孔隙：内因（2）、外荷载作用：外因P空气水土颗粒孔隙（土中水、气从孔隙中排出，使孔隙体积减小）二、压缩系数a1、土的压缩试验侧限压缩试验P=1001P=200P=300P=5002342、压缩系数ɑ:单位：KN/m2e-p曲线ɑ越大、

e-p曲线愈陡,土的压缩性愈高，越易压缩2结论：（1）、怎样评价地基土的压缩性？取p=100和P=200所对应的ɑ来评价1（2）、工程上怎样按ɑ1-2来划分地基土的？a1-2<0.1Mpa-1

属低压缩性土。0.1≤a1-2<0.5Mpa-1属中压缩性土。a1-2≥0.5Mpa-1

属高压缩性土。3、压缩模量Es

压缩模量：土在完全侧限条件下的竖向附加应力增量与相应的应变增量之比。

Es越小，表示土的压缩性越高。4、土的变形模量E0（1）.以载荷试验测定土的变形模量E0

（2）、变形模量E0：P---S曲线

根据载荷试验的观测数据，绘制荷载与稳定沉降的关系曲线（p~s曲线）。用载荷试验来测定土的变形模量，费时、费力，且费用较高，对于深层土的试验结果可靠性较差。现应着重发展现场快速测定变形模量的方法（旁压试验、触探试验等）。

（3）.变形模量与压缩模量

压缩模量Es是土体在完全侧限条件下的有效应力与相应的应变的比值。变形模量E0是土体在无侧限条件下的应力与相应的应变的比值5、土的弹性变形和残余变形P＝100P＝100h1h24.2地基最终沉降量计算1、地基最终沉降量：地基在建筑物荷载作用下,最后的稳定沉降量。2、计算方法：分层总和法和《规范》推荐法一、分层总和法1、假定：

1)地基土是一个均匀、等向的半无限空间弹性体。

2)地基土层受荷后不能发生侧向变形。目的：可利用侧限压缩试验的指标。

3)基础沉降量根据基础中心点下土柱所受的附加应力σz

进行计算。

4)基础最终沉降量等于基础底面下某一深度范围内各土层压缩量的总和。该深度以下土层的压缩变形值小到可以忽略不计。

2、地基沉降计算深度Zn

地基沉降计算深度的下限，一般取地基附加应力等于自重应力的20%处，即σz=20%σc,但在该深度以下如有高压缩性土，则应继续向下计算至σz=10%σc

处；在沉降计算深度范围内存在基岩时，Zn可取至基岩表面为止。3、计算方法及步骤

1)按比例尺绘出地基剖面图和基础剖面图。

2)计算基底的附加应力和自重应力。

3)确定地基压缩层厚度。4)计算分层一般hi≤0.4b(b为基础宽度)。还需考虑下述条件：

A、地质剖面图中的不同土层，应为分层面。

B、地下水位，应为分层面。

C、基底附近附加应力变化大，分层厚度应小些，使各计算分层的附加应力分布可视为直线。5)绘出自重应力和附加应力分布图。6)计算各层压缩量及总沉降量。4、沉降量计算公式（1）、各分层沉降量：（二）分层总和法1)分层计算的原因：

土层性质不同；

精度要求。2)公式：（2）、最终沉降量计算公式4.3地基沉降与时间的关系固结：土的压缩随时间增长的过程称为固结。对于透水性大的无粘性土，其压缩过程在很短时间内就可以完成。而透水性小的粘性土，其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。一、土的渗透性：指水流通过土中孔隙难易程度的性质,

1、土的渗透性的指标：渗透系数K2、渗透系数测定方法：

现场渗透实验试坑注水法：非饱和土抽水法：饱和土室内渗透实验常水头试验变水头试验（1）常水头实验法：保持水头在整个实验过程中不变适用：透水性较强的粗粒土；（2）变水头试验：3、影响因素（1）土粒大小与级配愈粗，愈均匀，愈浑圆，k则愈大细粒土颗粒愈细，粘粒愈多，k愈小（2）土的密实度土愈密实，孔隙比愈小，k愈小（3）水的温度：随温度升高，k大（4）封闭气体含量渗透面积减小，k降低为了试验的可靠性，要求土样必须充分饱和各种土的渗透系数参考值（cm/s）

致密粘土<10-7

粉质粘土10-6－10-7

粉土、裂隙粘土10-4－10-6

粉砂、细砂10-3－10-4

中砂10-1－10-2

粗砂、砾石102－10-1

二、土的有效应力原理σ：外荷载σ：土颗粒承担有效应力u:水承担孔隙水压力

‘123模拟饱和土中一点单向渗透固结过程的机械模型三：渗透固结沉降与时间关系

正常固结

超固结

欠固结四、建筑物沉降观测：（一）、意义：控制地基沉降及沉降速率（二）、沉降观测的方法和步骤：1、水准点设置：观测对象附近，不少于3个2、观测点设置：外墙转角处；沉降缝两侧，不少于6个3、观测次数于时间：前密后疏（三）、其他1、若减速沉降可认为沉降稳定。一般土质：0.05mm/d

软土：0.5－1.5mm/d2、等速沉降时:有导致地基失稳的危险3、加速沉降时：表示地基丧失稳定

4、沉降的完成时间

砂土：施工期内已全部最终沉降量

低压缩性粘性土：已完成最终沉降量的50％－80％中压缩性粘性土：已完成最终沉降量的20％－50％高压缩性粘性土：已完成最终沉降量的5％－20％未完成的在建筑物建成后继续沉降五建筑物的地基变形允许值1、沉降量－－指基础中心点的沉降值2、沉降差－－指相邻单独基础沉降量的差值3、倾斜－－指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值4、局部倾斜－－指砌体承重结构沿纵墙6－10m内基础某两点的沉降与其距离的比值4.4土的固结试验试验步骤（1）开始加载试验：去掉预压荷重，立即加第一级荷重，加砝码时应避免冲击和摇晃，在加上砝码的同时，即开动秒表。荷重等级一般规定为12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200Kpa，作为教学实验，可取前50、100、200、400四级。非试验教学时应视土的软硬程度而定，当土很软时，第一级荷重宜减为25Kpa，最后一级荷载，还应考虑大于土层上的计算压力100～200Kpa。只需测定压缩系数时，最大压力不小于400kpa。如为饱和土样，还应在第一级荷重加上后，即向容器内加水，让整个试样都淹于水中。（2）荷重加上后，每隔三十分钟记测微表读数一次，读数精确至0.01mm，两次读数变化不超过