土力學(xué)課件土的壓縮性第1頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容土的壓縮性是反映土的孔隙性規(guī)律基本內(nèi)容之一土的壓縮和固結(jié)（壓密）的定義。計(jì)算地基變形時(shí)，必須取得土的壓縮性指標(biāo)，無(wú)論采用室內(nèi)試驗(yàn)或原位測(cè)試來(lái)測(cè)定壓縮性指標(biāo)，力求試驗(yàn)條件與土的天然應(yīng)力狀態(tài)及其在外荷載作用下的實(shí)際應(yīng)力條件相適應(yīng)。第2頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定土的壓縮性指標(biāo)，常用不允許土樣側(cè)向膨脹的固結(jié)試驗(yàn)，有其簡(jiǎn)單操作和實(shí)用價(jià)值。原位測(cè)試測(cè)定土的壓縮性指標(biāo)，常用現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)，它是一項(xiàng)基本的原位測(cè)試?，F(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)和其他原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)比較，可以避免鉆探、搬運(yùn)和室內(nèi)操作的土樣受到應(yīng)力釋放和擾動(dòng)。第3頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容先介紹室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)，包括應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性的影響，再介紹現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)測(cè)定土的變形模量，最后介紹室內(nèi)三軸壓縮試驗(yàn)測(cè)定土的彈性模量。第4頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月掌握掌握室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)e-p曲線和e-lgp曲線測(cè)定土的壓縮性指標(biāo)；應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性的影響；第5頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熟悉和了解熟悉現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)測(cè)定土的變形模量；了解室內(nèi)三軸壓縮試驗(yàn)測(cè)定土的彈性模量。第6頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§5.1概述土的壓縮性是指土在壓力作用下體積縮小的特性壓縮量的組成固體顆粒的壓縮土中水的壓縮空氣的排出水的排出占總壓縮量的1/400不到，忽略不計(jì)壓縮量主要組成部分說(shuō)明：土的壓縮被認(rèn)為只是由于孔隙體積減小的結(jié)果無(wú)粘性土粘性土透水性好，水易于排出壓縮穩(wěn)定很快完成透水性差，水不易排出壓縮穩(wěn)定需要很長(zhǎng)一段時(shí)間土的固結(jié)：土體在壓力作用下，壓縮量隨時(shí)間增長(zhǎng)的過(guò)程第7頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、壓縮試驗(yàn)研究土的壓縮性大小及其特征的室內(nèi)試驗(yàn)方法，亦稱固結(jié)試驗(yàn)三聯(lián)固結(jié)儀§5.2固結(jié)試驗(yàn)與壓縮性指標(biāo)第8頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月剛性護(hù)環(huán)加壓活塞透水石環(huán)刀底座透水石土樣荷載注意：土樣在豎直壓力作用下，由于環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形1.壓縮儀示意圖第9頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.e-p曲線研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律Vv＝e0Vs＝1H0/(1+e0)H0Vv＝eVs＝1H1/(1+e)pH1s土樣在壓縮前后變形量為s，整個(gè)過(guò)程中土粒體積和底面積不變土粒高度在受壓前后不變整理其中根據(jù)不同壓力p作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制e-p曲線，為壓縮曲線p第10頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5土的壓縮性5.2固結(jié)實(shí)驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)5.2.1固結(jié)試驗(yàn)和壓縮曲線適用條件：大面積均布荷載，或土層不太厚。試驗(yàn)儀器：壓縮儀（固結(jié)儀）。試驗(yàn)過(guò)程：如圖示。試驗(yàn)結(jié)果：ｅ～ｐ曲線。01002003004000.60.70.80.91.0e第11頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月e0eppee-p曲線二、壓縮性指標(biāo)壓縮性不同的土，曲線形狀不同，曲線愈陡，說(shuō)明在相同壓力增量作用下，土的孔隙比減少得愈顯著，土的壓縮性愈高根據(jù)壓縮曲線可以得到三個(gè)壓縮性指標(biāo)1.壓縮系數(shù)a2.壓縮模量Es

3.變形模量E0曲線A曲線B曲線A壓縮性＞曲線B壓縮性第12頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.壓縮系數(shù)a土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與豎向壓應(yīng)力增量的比值p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲線△p△e利用單位壓力增量所引起得孔隙比改變表征土的壓縮性高低在壓縮曲線中，實(shí)際采用割線斜率表示土的壓縮性《規(guī)范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2評(píng)價(jià)土的壓縮性a1-2＜0.1MPa-1低壓縮性土0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中壓縮性土a1-2≥0.5MPa-1高壓縮性土第13頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粘性土的Cc值一般在0.1—1.0之間5土的壓縮性5.2固結(jié)實(shí)驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)5.2.2土的壓縮系數(shù)和壓縮指數(shù)2、壓縮指數(shù)第14頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.壓縮模量Es土在側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或稱為側(cè)限模量說(shuō)明：土的壓縮模量Es與土的的壓縮系數(shù)a成反比，Es愈大，a愈小，土的壓縮性愈低4.變形模量E0土在無(wú)側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值。變形模量與壓縮模量之間關(guān)系其中土的泊松比，一般0～0.5之間第15頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月定義：土體在側(cè)限條件下體積應(yīng)變與豎向壓應(yīng)力增量的比值。即：（4-8）物理意義：在單位壓力增量作用下，土體單位體積的體積變化。5土的壓縮性5.2固結(jié)實(shí)驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)5.2.3土的壓縮模量和體積壓縮指數(shù)5、體積壓縮系數(shù)（mv）第16頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土的壓縮變形由彈性變形和殘余變形兩部分組成，其中以殘余變形為主。5土的壓縮性5.2固結(jié)實(shí)驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)5.2.4回彈曲線和再壓縮曲線回彈指數(shù)ce回彈模量EeCe

<<Cc，一般Ce≈0.1-0.2Cc第17頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.土變形的物理機(jī)制（原因）土受力以后為什么會(huì)表現(xiàn)出上述變形特性？

——土的特殊性

彈性變形體應(yīng)變主要是由于孔隙體積變化引起的；剪應(yīng)變主要是由于土顆粒的大小和排列形態(tài)變化引起的。

接觸點(diǎn)處彈性變形彈性撓曲變形顆粒滾爬的可逆性封閉氣泡受壓

塑性變形

大孔隙消失接觸點(diǎn)顆粒破碎顆粒相對(duì)滑移扁平顆粒斷裂5土的壓縮性5.2.4回彈曲線和再壓縮曲線5.2固結(jié)實(shí)驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)與圍壓有關(guān)非線性彈塑性剪脹性變形特征第18頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月31s-s1e2131s-s1e21非線性彈性31s-s1e132431s-s1e1324彈塑性線彈性-理想塑性31s-s1efs1E31s-s1efs31s-s1efs1E2.土的本構(gòu)模型5土的壓縮性5.2固結(jié)實(shí)驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)5.2.4回彈曲線和再壓縮曲線第19頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5土的壓縮性5.3應(yīng)力歷史對(duì)壓縮性的影響5.3.1沉積土（層）的應(yīng)力歷史先期固結(jié)壓力：歷史上所經(jīng)受到的最大壓力p（指有效應(yīng)力）s=z：自重壓力p=s：正常固結(jié)土p>s：超固結(jié)土p<s：欠固結(jié)土OCR=1：正常固結(jié)OCR>1：超固結(jié)OCR<1：欠固結(jié)相同σs時(shí)，一般OCR越大，土越密實(shí)，壓縮性越小超固結(jié)比：第20頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月eABCDmrmin123先期固結(jié)壓力σp的確定：

Casagrande法（1936）(f)B點(diǎn)對(duì)應(yīng)于先期固結(jié)壓力p(b)作水平線m1(c)作m點(diǎn)切線m2(d)作m1,m2的角分線m3(e)m3與試驗(yàn)曲線的直線段交于點(diǎn)B(a)在e-lgσ’壓縮試驗(yàn)曲線上，找曲率最大點(diǎn)mp5土的壓縮性5.3應(yīng)力歷史對(duì)壓縮性的影響5.3.1沉積土（層）的應(yīng)力歷史第21頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線的推求正常固結(jié)土超固結(jié)土第22頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線的推求p(lg)A132B前期固結(jié)應(yīng)力Pce0eD0.42e0C現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線第23頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線的推求A132B前期固結(jié)應(yīng)力PcEFee00.42e0CD’Dp0p(lg)現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線現(xiàn)場(chǎng)再壓縮曲線第24頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月淺層平板載荷實(shí)驗(yàn)及變形模量變形模量—土體在無(wú)側(cè)限條件下，豎向應(yīng)力與豎向應(yīng)變的比值。試驗(yàn)設(shè)備加荷穩(wěn)定裝置反力裝置觀測(cè)裝置5土的壓縮性5.4土的變形模量5.4.1淺層平板載荷試驗(yàn)及變形模量第25頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加荷穩(wěn)定裝置反力裝置觀測(cè)裝置5土的壓縮性5.4土的變形模量5.4.1淺層平板載荷試驗(yàn)及變形模量試驗(yàn)設(shè)備第26頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)原位測(cè)試方法適用于：地基土為粉、細(xì)砂、軟土，取原狀土樣困難。國(guó)家一級(jí)工程、規(guī)模大或建筑物對(duì)沉降有嚴(yán)格要求。原位測(cè)試方法包括：載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等第27頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

載荷試驗(yàn)示意圖第28頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反壓重物反力梁千斤頂基準(zhǔn)梁荷載板百分表第29頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第30頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第31頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月載荷試驗(yàn)結(jié)果分析圖－地基土的變形模量變形模量E0第32頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月試驗(yàn)原理變形模量E0計(jì)算（4-9）5土的壓縮性5.4土的變形模量5.4.1淺層平板載荷試驗(yàn)及變形模量ω—沉降影響系數(shù)，對(duì)剛性承壓板應(yīng)取ωr=0.886（方形壓板）或0.785（圓形壓板）。b—承壓板的邊長(zhǎng)或直徑（m）。p1—所取定的比例界限荷載（kpa）s1—與所取定的比例界限荷載p1相對(duì)應(yīng)的沉降，有時(shí)p~s曲線不出現(xiàn)起始的直線段，可取s1=(0.010~0.015)b(低壓縮性土取低值，高壓縮性土取高值)第33頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5土的壓縮性5.4土的變形模量5.4.1淺層平板載荷試驗(yàn)及變形模量第34頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5土的壓縮性5.4土的變形模量5.4.2深層平板載荷試驗(yàn)及變形模量5.4.3旁壓試驗(yàn)及變形模量自學(xué)第35頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4.4變形模量（E0）與壓縮模量（Es）的關(guān)系如果假定土體的應(yīng)力應(yīng)變符合線性關(guān)系（彈性體），根據(jù)廣義虎克定律可以證明E0與Es之間有以下關(guān)系：μ可由土力學(xué)試驗(yàn)中的三軸試驗(yàn)測(cè)定μ一般＜0.5；∴β一般＜1；即β=0~1故E0＜Es

5土的壓縮性5.4土的變形模量第36頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月μ也可根據(jù)土的側(cè)壓力系數(shù)K0（三軸試驗(yàn)確定）進(jìn)行計(jì)算。廣義虎克定