第五讲工程岩土学.pptVIP

* * 第五章　土的力学性质 §1.　概述 一、土的力学性质及其本质 土的力学性质： 即土在外力作用下表现出的性质：压缩性→压缩变形； 抗剪性→剪切变形及抗剪强度。 力学性质本质：土的连结和孔隙性在外力作用下的变化。 二、研究土力学性质的意义 1、合理测定地基的承载力 2、地基破坏，路堤，渠道，边坡 地基不均匀沉降 施工中的基坑 膨胀土上路基 第五章　土的力学性质 静压预制桩施工 第五章　土的力学性质 第五章　土的力学性质 §2.　土的压缩性 一、土的压缩变形及实质 土的压缩性：土在压应力作用下产生压缩变形体积缩小的性质。 土产生压缩变形的实质： 1、饱水土压缩过程就是排水过程。 2、非饱水土压缩先排气，达到饱水状态后再排水。 土的压缩性：1、压缩变形量大小→n，e。 　　 2、压缩过程快慢→透水性。 细粒土的压缩性：粒细小，矿物亲水性强，孔隙小，而n，e高，结合水连结，透水性慢， 　　　　　　　　压缩变形量大，压缩过程慢。 粗粒土压缩性：粒较大，矿物亲水性差，无连结，孔隙大，总n，e小，透水性高，压缩 　　　　　　　变形过程快。 由于土在压应力作用下，水和气体从孔隙中被挤出，土粒相互 靠拢，孔隙体积减小，引起土体被压缩。 研究土压缩性的方法 根据土受力条件不同分为：1、有侧限（无侧胀）压缩→室内压缩试验。 　　　　　　2、无侧限（有侧胀）压缩→载荷试验。 第五章　土的力学性质 二、室内压缩试验及压缩指标 1.　方法：环刀取土，分级加压p1，p2…pi，分别测定各级压力下的变形　　，　…把压 　　　　 缩变形转化成各级压力稳定孔隙比ei，建立p和e关系。 各级压力下，压缩稳定时孔隙比ei求法： 绘制e～p关系曲线。 e～p关系曲线形态：曲线先陡后缓， 陡缓说明土的压缩性高低。 第五章　土的力学性质 压缩仪 第五章　土的力学性质 2、压密定律及压缩性指标 ①土的压密定律：在压缩曲线上，在压力变化不大的范围内，孔隙比的变化（减量）与 压力变化（增量）成正比，其比例系数为压缩系数，用a表示 a1-2= = e1=e0－ e0= a是变量，规定以p1＝0.1MPa，p2＝0.2MPa 压力段的a1-2作为评价土压缩性的标准 a1-20.1MPa-1，低压缩性，0.1≤a1-20.5中压缩性, a1-2≥0.5 高压缩性. ②压缩指数cc 室内有侧限压缩条件下，把试验结果投入e－logp坐标中， 所得到的曲线中直线段斜率称为cc cc= cc在0～1.0之间，cc大，压缩性高，cc小，压缩性低。cc是常量。 cc与a的关系：cc＝ ③压缩模量Es：室内有侧限条件下压缩，压应力增量与压应变增量之比， 第五章　土的力学性质 Es＝ ∴Es＝ 三、载荷试验及变形模量 载荷试验：无侧限（有侧胀）的原位试验 1、方法：在试坑中（也可在钻孔中）用承压板直接对测试土加压。 设备主要部分：承压板2500cm2，5000cm2。记录变形系统，加压系统（油压） 按深度：①浅层试坑载荷试验 （浅层试坑平板静力载荷试验） ②深层钻孔载荷试验 地锚 第五章　土的力学性质 试坑 仪器 第五章　土的力学性质 加压系统 整个系统 第五章　土的力学性质 2、载荷试验s－p曲线形态 （1）oa段，称压密变形阶段，土呈弹性变形。 （2）ab段，剪切变形阶段，出现了剪切变形（土粒相互错动）随p增大，剪切变形增大。 临塑荷载pa，指地基土由压密变形阶段过渡到剪切变形阶段的临界压力（比例界限压力） （3）完全破坏阶段：一部分土体对另一部分土体相对滑动→强度破坏。 极限荷载pb ：地基土由剪切变形阶段过渡到完全变形阶段的临界荷载。 第五章　土的力学性质 s－p曲线 第五章　土的力学性质 3、载荷试验成果应用 （1）用来测定地基土允许承载力 （2）用来确定土的变形模量E0 变形模量：土在无侧限条件下受压，压应力增量与压应变增量的比 用弹性理论推导出土的E0 ， p：试验中总荷重； s ：与p对应的变形 d：承压板直径； ：泊松比（侧膨胀系数）土在侧向自由膨胀条件下受压，侧应变与竖 向应变比值。 四、变形模量与压缩模量的关系 （有侧限条件压缩） （无侧限条件压缩） 按弹性理论推导出E0和Es的关系： 第五章　土的力学性质 出现E0/Es1