土的压缩性与地基沉降计算教学PPT.ppt

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1、土体的压缩性与土体的压缩性与地基沉降计算地基沉降计算第四章第四章工程实例工程实例第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算问题：问题：沉降沉降2.2米，米，且左右两部分且左右两部分存在明显的沉存在明显的沉降差。左侧建降差。左侧建筑物于筑物于1969年年加固。加固。墨西哥某宫殿墨西哥某宫殿左部：左部：1709年；右部：年；右部：1622年；地基：年；地基：20多米厚的黏土多米厚的黏土由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触基坑开挖，引起阳台裂缝基坑开挖，引起阳台裂缝修建新建筑物：引起原有建筑物开裂修建新建筑物：引起原有建筑物开裂高层

2、建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除建筑物立面高差过大建筑物立面高差过大建筑物过长：长高比建筑物过长：长高比7.6:1土具有压缩性土具有压缩性荷载作用荷载作用地基发生沉降地基发生沉降荷载大小荷载大小土的压缩特性土的压缩特性地基厚度地基厚度一致沉降一致沉降（沉降量）（沉降量）差异沉降差异沉降（沉降差）（沉降差）建筑物上部结构产生附加应力建筑物上部结构产生附加应力影响结构物的安全和正常使用影响结构物的安全和正常使用土的特点土的特点（碎散、三相）（碎散、三相）沉降具有时间效应沉降速率沉降具有时间效应沉降速率第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算

3、4.1 土的压缩性土的压缩性4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算4.3 饱和黏性土地基沉降与时间的关系饱和黏性土地基沉降与时间的关系第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算土的压缩性土的压缩性土体在压力作用下体积缩小的特性。在一般压力下，土体被压缩可认土体在压力作用下体积缩小的特性。在一般压力下，土体被压缩可认为是土中孔隙体积缩小，即土中水和土中气被排出、土颗粒重新排列为是土中孔隙体积缩小，即土中水和土中气被排出、土颗粒重新排列互相挤密的结果。互相挤密的结果。土的固结土的固结土体在压力作用下，其压缩量随时间增长的过程。土体在压力作用下，其压缩量随时间增长的过程

4、。土的压缩性指标土的压缩性指标压缩指数压缩指数变形模量变形模量压缩系数压缩系数土的压缩性指标测定方法土的压缩性指标测定方法室内试验室内试验原位测试原位测试侧限压缩试验侧限压缩试验(K0试验）试验）三轴试验三轴试验静荷载试验静荷载试验旁压试验旁压试验标贯试验标贯试验静（或动）力触探试验静（或动）力触探试验压缩模量压缩模量本节主要内容本节主要内容4.1 土的压缩性土的压缩性4.1 土的压缩性土的压缩性第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算一、基本概念、基本概念土的压缩性土体在压力作用下体积缩小的特性。在一般压力下，土体被压缩可认土体在压力作用下体积缩小的特性。在一般压力下，

5、土体被压缩可认为是土中孔隙体积缩小，即土中水和土中气被排出、土颗粒重新排列为是土中孔隙体积缩小，即土中水和土中气被排出、土颗粒重新排列互相挤密的结果互相挤密的结果。土的固结土体在压力作用下，其压缩量随时间增长的过程。土体在压力作用下，其压缩量随时间增长的过程。二、压缩试验和压缩曲线二、压缩试验和压缩曲线（一）压缩试验（一）压缩试验1、仪器：侧限压缩仪（固结仪）：压缩容器，杠杆加压设备，构架。、仪器：侧限压缩仪（固结仪）：压缩容器，杠杆加压设备，构架。4.1 土的压缩性土的压缩性第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算二、压缩试验和压缩曲线二、压缩试验和压缩曲线（一）压缩试

6、验（一）压缩试验2、原理：用环刀取土样，放在三联固结仪上加压（分级加压），直至、原理：用环刀取土样，放在三联固结仪上加压（分级加压），直至 变形稳定，用百分表测变形。变形稳定，用百分表测变形。Pt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3seWG-1型三联固结仪型三联固结仪固结容器示意图固结容器示意图p=pi 时时，推导推导:设Vs=1000VsVVVVeVsVVVVeiVVeeVVV000001eeeVVHSiiz0001HeeeSiiVV=e0Vs=1H0HsiVV=eiVs=1侧限压缩试验侧限压缩试验压缩前后截面不变)1(000eHSeeii设土样初始孔隙比为设土样初始孔隙比为e0土样孔隙比

7、为土样孔隙比为eipi4.1 土的压缩性土的压缩性第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算二、压缩试验和压缩曲线二、压缩试验和压缩曲线（一）压缩试验（一）压缩试验1、e p曲线曲线ep软粘土密实砂土e0e02、e logp曲线曲线ep(log)软粘土密实砂土e0e0101001000绘制压缩曲线绘制压缩曲线第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算4.1 土的压缩性土的压缩性二、压缩试验和压缩曲线二、压缩试验和压缩曲线1、e-P曲线曲线Pt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3sei00i0ee(1e)S/H4.1 土的压缩性土的压缩性第四章第四章 土

8、体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算（二）压缩曲线和压缩性指标（二）压缩曲线和压缩性指标compression curve1、e-P曲线曲线4.1 土的压缩性土的压缩性第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算（二）压缩曲线和压缩性指标（二）压缩曲线和压缩性指标e 压缩系数，压缩系数，kPa-1，MPa-1e 1e0固体颗粒固体颗粒孔隙孔隙p0(kPa)e1 12 22 21 1p pp pe ee ea ap标准压缩系数标准压缩系数，MPa-1a1-2常用常用作比较土作比较土的压缩性的压缩性大小大小p pe ea a2 21 1土的类别土的类别a1-2(MPa-

9、1)高压缩性土高压缩性土0.5中压缩性土中压缩性土0.1-0.5低压缩性土低压缩性土0.11M2M1e2e1p2p2 20 00 0k kP Pa ap p1 10 00 0k kP Pa a,p p2 21 1相应的压缩系数记作相应的压缩系数记作2 21 1a a压缩系数：土体在侧限条件下孔隙比减少量与有效压应力增量的比值。2、e-lgP曲线曲线压缩指数压缩指数 特点：特点：有一段较长的直线段有一段较长的直线段指标：指标：4.1 土的压缩性土的压缩性第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算(lgp)(lgp)e eC Cc c（1）压缩指数）压缩指数 compressi

10、on index (无量纲无量纲)c c1 11 1c cC Cp p0 0.4 43 35 5p pp pp pl lo og gp pC Ca a压缩指数：土体在侧限条件下孔隙比减少量与有效压应力常用对数增量的比值。MPa2.0 MPa,1.021pp-1210.1MPaa-121MPa 0.51.0a-1210.5MPaa)(MPa 1.01-2121eea为低压缩性土为中压缩性土为高压缩性土0.2cC0.35cC第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算4.1 土的压缩性土的压缩性（二）压缩曲线和压缩性指标（二）压缩曲线和压缩性指标0.352.0c C(kPa,MP

11、a)0s1eEa 4.1 土的压缩性土的压缩性第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算z zs sp pE E 土的类别土的类别cc高压缩性土高压缩性土0.35中压缩性土中压缩性土0.2-0.35低压缩性土低压缩性土0.2（2）压缩模量）压缩模量sE modulus of compressibility：土的类别土的类别ES(MPa)高压缩性土高压缩性土150 0Z Ze e1 1e e0Hs压缩模量（侧限模量）压缩模量（侧限模量）：侧限条件下，竖向附加压：侧限条件下，竖向附加压应力与竖向应变的比值。应力与竖向应变的比值。sE第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压

12、缩与地基沉降计算4.1 土的压缩性土的压缩性（3）体积压缩系数）体积压缩系数 土体在压缩过程中体积的变化可以用体积压缩系数土体在压缩过程中体积的变化可以用体积压缩系数 来衡来衡量。它指的是土体在单位应力作用下单位体积的变化。量。它指的是土体在单位应力作用下单位体积的变化。smssEeam111 指标指标 1 1 1aasmsmsEsE11 emssEe1111easE1ae11sm1smepe0压缩曲线卸荷回弹曲线再压缩曲线残余变形残余变形弹性变形弹性变形piep(log)e0p1压缩曲线回弹曲线再压缩曲线第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算4.1 土的压缩性土的压缩

13、性3、土的回弹曲线、土的回弹曲线 rebound curve 和再压缩曲线和再压缩曲线 recompression curve回弹指数（再压缩指数）回弹指数（再压缩指数）CeCe p1现在地面h欠固结土pc1OCR1 硬黏土硬黏土（应力扩散）（应力扩散）s偏大偏大,sp1现在地面hhc剥蚀前地面hc超固结比（超固结比（OCR）1OCRppcOCR=1OCR1OCR1前期固结压力现有覆盖土重欠固结土欠固结土pcp14.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算ABCDmrmin123前期固结压力前期固结压力PC的确定：的确定：Casagrande 法法(f)B点所对应的压力即为前期固结压点所对

14、应的压力即为前期固结压力力PC(b)作水平线作水平线m1(c)作作m点切线点切线m2(d)作作m1,m2 的角平分线的角平分线m3(e)m3与试验曲线的直线段延长与试验曲线的直线段延长线交于点线交于点B(a)在在e-lgp压缩试验曲线上，压缩试验曲线上，找曲率半径最小的点找曲率半径最小的点 mpc第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算p0e4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算（三）用现场原始压缩曲线计算最终沉降量（三）用现场原始压缩曲线计算最终沉降量 eab 沉积沉积bb 取样取样bcd 室内试验室内试验abb dc地下水位上升地下水位上升 土层剥蚀土层剥蚀

15、冰川融化冰川融化引起卸载，引起卸载，使土处于回弹状态使土处于回弹状态原状土的原位压缩曲线原状土的原位压缩曲线：客观存在的，无法直接得到客观存在的，无法直接得到fg正常固结土：正常固结土：超固结土：超固结土：lgP第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算0e0e42.0BCelg 确定前期固结压力确定前期固结压力PC 过过e0 作水平线与作水平线与PC作用线交于作用线交于B。由假定知由假定知，B点必然位于原状土的初始压缩曲线上；点必然位于原状土的初始压缩曲线上；以以0.42e0 在压缩曲线上确定在压缩曲线上确定C点，由假定知

16、点，由假定知，C点也位于原状土的初始压缩曲线上；点也位于原状土的初始压缩曲线上；土样取出以后土样取出以后e不变，等于原状土的初始孔隙比不变，等于原状土的初始孔隙比e0，因而，因而，（e0,PC）点应位于原状土的初始压缩曲线上；点应位于原状土的初始压缩曲线上；0.42e0时，土样不受到扰动影响。时，土样不受到扰动影响。1.正常固结土（施默特曼法）正常固结土（施默特曼法）假定：假定：推定：推定：原位压缩曲线的近似推求原位压缩曲线的近似推求 通过通过B、C两点的直线即为所求的原位压缩曲线两点的直线即为所求的原位压缩曲线。第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算czCP4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算e的求算：的求算：第四章第四章 土体的压缩与地基沉降计算土体的压缩与地基沉降计算 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算正常固结土用现场原始压缩曲线计算最终沉降：正常固结土用现场原始压缩曲线计算最终沉降：(01c1ppe=C logp1iiici1ippe=C logpiii1ies=h1+e正常固结土压缩量：正常固结土压缩量：nici1iii=11