第六章 土的压缩性和地基沉降计算.pptVIP

《土质学与土力学》 安徽理工大学资源与环境工程系第六章 土的压缩性和地基沉降计算 ★概述 ★土的压缩性 ★地基沉降量计算 ★饱和土体渗流固结理论概述 土具有压缩性 荷载作用 荷载大小 地基发生沉降 土的压缩特性 一致沉降 地基厚度 差异沉降 (沉降量) (沉降差) 土的特点 (碎散、三相) 建筑物上部结构产生附加应力 沉降具有时间效应-沉降速率 影响结构物的安全和正常使用概述 外因: 1.建筑物荷载作用,这是普遍存在的因素; 2.地下水位大幅度下降,相当于施加大面积荷载; 地 3.施工影响,基槽持力层土的结构扰动; 基 4.振动影响,产生震沉; 土 5.温度变化影响,如冬季冰冻,春季融化; 产 6.浸水下沉,如黄土湿陷,填土下沉。 生 压 内因: 缩 1.固相矿物本身压缩,极小,物理学上有意义,对建 的筑工程来说没有意义的; 2.土中液相水的压缩,在一般建筑工程荷载 原(100-600)Kpa作用下,很小,可不计; 因 3.土中孔隙的压缩,土中水与气体受压后从孔隙中挤出,使土的孔隙减小。压缩性 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性 压缩量的组成固体颗粒的压缩 占总压缩量的1/400不到,土中水的压缩 忽略不计空气的排出 压缩量主要组成部分水的排出 说明:土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果 透水性好,水易于排出 无粘性土 压缩稳定很快完成 透水性差,水不易排出 粘性土 压缩稳定需要很长一段时间 土的固结:土体在压力作用下,压缩量随时间增长的过程压缩性一、压缩试验 研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法,亦称 固结试验 三联固结仪压缩性1.压缩仪示意图 荷载 加压活塞 透水石 注意:土样在竖直压 刚性护环 力作用下,由于环刀 环刀 和刚性护环的限制, 只产生竖向压缩,不 产生侧向变形 土样 底座 透水石压缩性2.e-p曲线 研究土在不同压力作用下,孔隙比变化规律 p p 土样在压缩前后变 V =e v 0 V =e v 形量为s,整个过 程中土粒体积和底 V =1 V =1 s s 面积不变 s H H 土粒高度在受 整理 0 1 ee1e 0 0 H 1e 1e 压前后不变 0 0 G 1w s 0 w e=1 其中 00 根据不同压力p作用下,达到稳定的孔隙比e,绘制e-p曲线, 为压缩曲线 H 0 H /1+e 0 0 H s 1 H /1+e 1压缩性 e 曲线A e 0 曲线B 曲线A压缩性曲线B压缩性 e p p e-p曲线二、压缩性指标 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 根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标1.压缩系数a2.压缩模量E s3.变形模量E 0压缩性1.压缩系数a 土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值 e e 0 利用单位压力增量所引起e ee 1 2 斜率a? = 得孔隙比改变表征土的压p pp M 2 1 1 e 1 缩性高低 △e M 2 e 2 d e a? △p d p p p p 在压缩曲线中,实际采 1 2 e-p曲线 用割线斜率表示土的压 《规范》用p =100kPa、 p =200kPa 缩性 1 2 对应的压缩系数a 评价土的压缩性 1-2e ee 1 2 -1a 0.1MPa 低压缩性土 a? = 1-2p pp 2 1 -1 -10.1MPa ≤a 0.5MPa 中压缩性土 1-2 -1a ≥0.5MPa 高压缩性土 1-2压缩性2.压缩模量E s 土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值,或称为 侧限模量 1e 1 Es a 说明:土的压缩模量E 与土的的压缩系数a成反比, E 愈大, s s a愈小,土的压缩性愈低3.变形模量E 0 土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。 变形模量与压缩 土的泊松比, E?E 0 s 模量之间关系 一般0~0.5 2 2之间 ?=1- 其中 1- ?地基沉降量计算 p t 可压缩层 σ p z S不可压缩层 S 最终沉降量S : ∞ t? ∞时地基最终沉降稳定以后的 最大沉降量,不考虑沉降过程。地基沉降量计算 一、单一土层一维压缩问题 1、计算简图 S? H? H z v p?e e γ,e 1 e ?H 1 2 H/2? sz 2 σ p z H V ?1 V ?1 s s H/2 σ sz?e ee 1 2? z v 1e 1e 侧限条件 1 1 ee 1 2 S? H? HH z v 压缩前 1e 压缩后 1 p? 1 sz p2 sz z (a)e-σ?曲线 e e 1 2 (b)e-lgσ?曲线地基沉降量计算 一、单一土层一维压缩问题 2、计算公式 ee 1 2 S? H? HH z v 1e 1 (a)e-σ?曲