土力学第五章土的压缩性精.ppt
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1、土力学第五章土的压缩性土力学第五章土的压缩性第1页,本讲稿共35页第第5章土的压缩性章土的压缩性5.1 概述概述5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标5.3 应力历史对压缩性的影响应力历史对压缩性的影响5.4 土的变形模量土的变形模量5.5 土的弹性模量土的弹性模量第2页,本讲稿共35页第第5章土的压缩性章土的压缩性5.1 概述概述5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标5.3 应力历史对压缩性的影响应力历史对压缩性的影响5.4 土的变形模量土的变形模量5.5 土的弹性模量土的弹性模量第3页,本讲稿共35页5.1概述概述土的压缩性土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性是指
2、土在压力作用下体积缩小的特性压缩量的组成压缩量的组成n固体颗粒的压缩固体颗粒的压缩n土中水的压缩土中水的压缩n空气的排出空气的排出n水的排出水的排出占总压缩量的占总压缩量的1/400不到,不到,忽略不计忽略不计压缩量主要组成部分压缩量主要组成部分说明:说明:土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果无粘性土无粘性土粘性土粘性土透水性好,水易于排出透水性好,水易于排出压缩稳定很快完成压缩稳定很快完成透水性差透水性差,水不易排出水不易排出压缩稳定需要很长一段时间压缩稳定需要很长一段时间土的固结:土的固结:土体在压力作用下,压缩量随时间增长的过程土体在压力作用下
3、,压缩量随时间增长的过程第4页,本讲稿共35页5.1概述概述固结试验可以测定土的固结试验可以测定土的压缩系数压缩系数a a和和压缩模量压缩模量E Es s等压缩性指标。等压缩性指标。室内土样在侧限条件下所完成的固结,称为室内土样在侧限条件下所完成的固结,称为K K0 0固结固结。K K0 0为土的静止为土的静止侧压力系数侧压力系数,也是,也是静止土压力系数静止土压力系数。天然土层在自重应力作用下或在大天然土层在自重应力作用下或在大面积荷载作用下,所完成的固结均为面积荷载作用下,所完成的固结均为K K0 0固结固结室内土的室内土的三轴压缩试验三轴压缩试验或或无侧限抗压试验无侧限抗压试验,可以测定
4、土的,可以测定土的弹性模量弹性模量E E;还可以测定土的抗剪强度指标。当考虑;还可以测定土的抗剪强度指标。当考虑应力历史应力历史对土的压缩性影对土的压缩性影响时,可以测定土的响时,可以测定土的压缩指数压缩指数C Cc c等指标。等指标。原位的测试方法:原位的测试方法:现场(静)载荷试验现场(静)载荷试验(浅层平板载荷试验、浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验深层平板载荷试验),利用与其它现场试验(如标贯、静力触探、),利用与其它现场试验(如标贯、静力触探、圆锥动力触探等)建立关系间接求出变形模量圆锥动力触探等)建立关系间接求出变形模量第5页,本讲稿共35页第第5章土的压缩性章土的压缩性5.1 概
5、述概述5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标5.3 应力历史对压缩性的影响应力历史对压缩性的影响5.4 土的变形模量土的变形模量5.5 土的弹性模量土的弹性模量第6页,本讲稿共35页5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标土的压缩系数和压缩指数土的压缩系数和压缩指数5.2.2固结试验和压缩曲线固结试验和压缩曲线5.2.15.2.3回弹曲线和再压缩曲线回弹曲线和再压缩曲线5.2.4第7页,本讲稿共35页压缩曲线是土的孔隙比与所受压力的关系曲线,从而压缩曲线是土的孔隙比与所受压力的关系曲线,从而得到土的压缩性指标得到土的压缩性指标三联固结仪三联固结仪5.2.1固结试验和压缩曲线固
6、结试验和压缩曲线第8页,本讲稿共35页5.2.1固结试验和压缩曲线固结试验和压缩曲线刚性护环刚性护环加压活塞加压活塞透水石透水石环刀环刀底座底座透水石透水石土样土样荷载荷载注意:注意:土样在竖直压力土样在竖直压力作用下,由于环刀和刚作用下,由于环刀和刚性护环的限制,只产生性护环的限制,只产生竖向压缩,不产生侧向竖向压缩,不产生侧向变形变形1.1.1.1.压缩仪示意图压缩仪示意图压缩仪示意图压缩仪示意图第9页,本讲稿共35页2.2.2.2.e e e e-p p p p曲线曲线曲线曲线研究土在不同压力作用下,孔隙比变化规律研究土在不同压力作用下,孔隙比变化规律Vve0Vs1H0/(1+e0)H0
7、VveiVs1H1/(1+ei)H1Hi土样在压缩前后变形土样在压缩前后变形量为量为Hi,整个过程中整个过程中土粒体积和底面积不土粒体积和底面积不变变土粒高度在受压土粒高度在受压前后不变前后不变整理整理其中其中根据不同压力根据不同压力p作用下,达到稳定的孔隙比作用下,达到稳定的孔隙比e,绘制绘制e-p曲线,为压缩曲线曲线,为压缩曲线p5.2.1固结试验和压缩曲线固结试验和压缩曲线第10页,本讲稿共35页2.2.2.2.e e e e-p p p p曲线曲线曲线曲线百分表百分表加压上盖加压上盖试样试样透水石透水石护环护环环刀环刀压缩压缩容器容器P1s1e1e0pte stP2s2e2P3s3e3
8、普通直角坐标普通直角坐标e-pe-p曲线曲线一般按一般按5050、100100、200200、300300、400kPa400kPa五级五级加荷,第一级压力软土宜从加荷,第一级压力软土宜从12.512.5或或25kPa25kPa开开始。始。加荷率(前后两级荷载之差与前一级荷加荷率(前后两级荷载之差与前一级荷载之比)取载之比)取1 1压缩系数压缩系数a(MPaa(MPa-1-1)、压缩模量、压缩模量E Es s(MPa)(MPa)半对数直角坐标半对数直角坐标e-lgpe-lgp曲线曲线压缩指数压缩指数C Cc c初始阶段加荷率取初始阶段加荷率取0.50.5一般按一般按12.512.5、18.75
9、18.75、2525、37.537.5、5050、100100、200200、300300、400400、800800、16001600、3200kPa3200kPa注意:读数时间注意:读数时间5.2.1固结试验和压缩曲线固结试验和压缩曲线第11页,本讲稿共35页2.2.2.2.e e e e-p p p p曲线曲线曲线曲线5.2.1固结试验和压缩曲线固结试验和压缩曲线另外,固结试验结果还可绘制试样另外,固结试验结果还可绘制试样压缩量与时间平方根压缩量与时间平方根(或时间对(或时间对数)的关系曲线,测定土的数)的关系曲线,测定土的竖向固结系数竖向固结系数C Cv v(cm(cm2 2/s),/
10、s),它是土的单向固结理它是土的单向固结理论中表示论中表示固结速度固结速度的一个变形特性指标。的一个变形特性指标。e0eppee-p曲线曲线曲线曲线A曲线曲线B曲线曲线A压缩性压缩性曲线曲线B压缩性压缩性压缩性不同的土,曲线形状不同,曲线愈陡,说明在相同压力增量作压缩性不同的土,曲线形状不同,曲线愈陡,说明在相同压力增量作用下,土的孔隙比减少得愈显著,土的压缩性愈高用下,土的孔隙比减少得愈显著,土的压缩性愈高第12页,本讲稿共35页5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标土的压缩系数和压缩指数土的压缩系数和压缩指数5.2.2固结试验和压缩曲线固结试验和压缩曲线5.2.1土的压缩模量和体
11、积压缩系数土的压缩模量和体积压缩系数5.2.3回弹曲线和再压缩曲线回弹曲线和再压缩曲线5.2.4第13页,本讲稿共35页5.2.2土的压缩系数和压缩指数土的压缩系数和压缩指数土的压缩系数:土的压缩系数:土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压力增量的比值,土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压力增量的比值,即即e-pe-p曲线中某一压力段的割线斜率。曲线中某一压力段的割线斜率。p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲线曲线pe利用单位压力增量所引起得孔隙比利用单位压力增量所引起得孔隙比改变表征土的压缩性高低改变表征土的压缩性高低在压缩曲线中,实际采用割线在压缩曲线中,实际采用割线斜率表示土的压缩性斜
12、率表示土的压缩性常用常用p1100kPa、p2200kPa对应对应的压缩系数的压缩系数a1-2评价土的压缩性评价土的压缩性 a1-20.1MPa-1低压缩性土低压缩性土0.1MPa-1a1-20.5MPa-1中压缩性土中压缩性土 a1-20.5MPa-1高压缩性土高压缩性土第14页,本讲稿共35页5.2.2土的压缩系数和压缩指数土的压缩系数和压缩指数土的压缩指数:土的压缩指数:土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压力常用对数土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压力常用对数值增量的比值,即值增量的比值,即e e-lg-lgp p曲线中某一压力段的直线斜率。曲线中某一压力段的直线斜率。e e-lg-l
13、gp p曲线后压力段接近直线,曲线后压力段接近直线,其斜率其斜率C Cc c为:为:同压缩系数一样,压缩指数同压缩系数一样,压缩指数CcCc值越大,值越大,土的压缩性越高。低压缩性土的土的压缩性越高。低压缩性土的CcCc值值一般小于一般小于0.20.2,CcCc值大于值大于0.40.4为高压为高压缩性土。缩性土。第15页,本讲稿共35页5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标土的压缩系数和压缩指数土的压缩系数和压缩指数5.2.2固结试验和压缩曲线固结试验和压缩曲线5.2.1土的压缩模量和体积压缩系数土的压缩模量和体积压缩系数5.2.3回弹曲线和再压缩曲线回弹曲线和再压缩曲线5.2.4第
14、16页,本讲稿共35页5.2.3 土的压缩模量和体积压缩系数土的压缩模量和体积压缩系数Vve1Vs1H1/(1+e1)H1Vve2Vs1H2/(1+e2)pH2p2Hp1土的压缩模量:土的压缩模量:土体在侧限条件下的竖向附加压应力与竖向应变之比土体在侧限条件下的竖向附加压应力与竖向应变之比值。值。H/H1H/H1即为土样的竖向应变即为土样的竖向应变由由得得说明:说明:土的压缩模量土的压缩模量Es与土的的压缩系数与土的的压缩系数a成反比,成反比,Es愈大,愈大,a愈小,愈小,土的压缩性愈低土的压缩性愈低第17页,本讲稿共35页5.2.3 土的压缩模量和体积压缩系数土的压缩模量和体积压缩系数土的体
15、积压缩系数土的体积压缩系数m mv v:土体在侧限条件下的竖向土体在侧限条件下的竖向(体积)应变与竖向附体积)应变与竖向附加压应力之比(加压应力之比(MPaMPa-1-1),),亦称亦称单向单向体积压缩系数,即土的压缩模量的体积压缩系数,即土的压缩模量的倒数。倒数。说明:说明:同土的压缩系数同土的压缩系数a a一样,一样,m mv v值越大值越大,土的压缩性越高,土的压缩性越高第18页,本讲稿共35页5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标土的压缩系数和压缩指数土的压缩系数和压缩指数5.2.2固结试验和压缩曲线固结试验和压缩曲线5.2.1土的压缩模量和体积压缩系数土的压缩模量和体积压缩
16、系数5.2.3回弹曲线和再压缩曲线回弹曲线和再压缩曲线5.2.4第19页,本讲稿共35页5.2.4 回弹曲线和再压缩曲线回弹曲线和再压缩曲线p(lg)压缩曲线压缩曲线回弹曲线回弹曲线再压缩曲线再压缩曲线pip压缩曲线压缩曲线回弹曲线回弹曲线再压缩曲线再压缩曲线pi第20页,本讲稿共35页第第5章土的压缩性章土的压缩性5.1 概述概述5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标5.3 应力历史对压缩性的影响应力历史对压缩性的影响5.4 土的变形模量土的变形模量5.5 土的弹性模量土的弹性模量第21页,本讲稿共35页5.3.1 沉积土(层)的应力历史沉积土(层)的应力历史先期固结压力(前期固结
17、压力):先期固结压力(前期固结压力):天然土层在历史上受过最大固结天然土层在历史上受过最大固结压力(指土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力)。压力(指土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力)。土在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力根据应力历史分类:根据应力历史分类:正常固结土正常固结土超固结土超固结土次固结土次固结土先期固结压力小于现有覆盖土重先期固结压力小于现有覆盖土重超固结比超固结比OCROCR:先期固结压力与现有覆盖土重之比。先期固结压力与现有覆盖
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- 土力学 第五 压缩性
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