pc
室内压缩曲线 l g p
17
6. e-lgp法计算土层压缩量
正常固结
e
e0
e lg(p0p)lgp0
Cc
e
e
Cc
lg
p0
p p0
e s 1 e0 h0
Cc
lg p
p0
p0 p
( pc)
18
超固结
e

p1 pc
e1
Cs
lg
p1 p0
e0
e2 e1
Cs
(p1 p0 p)
p2 pc
e2 Cslgpp0c Cclgpp2c
p0
(p2 p0p)
s
e 1 e0
h0
p1 pc p2
Cc
lg p
19
欠固结
e
e0
e1
e1
Cc
lg
p0 pc
e2
Cc
e2
Cc
lg
p0
p p0
ee1e2
pc
e
Cc
lg
p0
p pc
lg p
p0
p0 p
s
e 1 e0
h0
20
二、试验方法确定土的变形模量
确定变形模量
现场试验 室内试验
荷载试验 旁压试验 三轴试验
p0 pH
粘
为什么要采用基底净压力？
土
（3）计算原存应力（自重应力）
粉
qzi H hi
质
粘 （4）计算中心点以下的附加应力 土
（5）确定压缩底层
H
自重应力 q z
b
p0 pH
0
1 21
2
3 4
3 4
55
66
7
7
8
8 9
9
附加应力 z
26
均匀满布荷载作用下的均质土层是否需要分层？
q x
OCR pc p0
p0 pc
p0
p0
lg p
15
5. 前期固结压力的确定及现场压缩曲线的推求
e
正常固结
e0
室内压缩曲线
Casagrande
/2 /2
1936
现场压缩曲线
Cc
0 .4 2 e0
土样不受扰动影响
lg p
pc
16
e
e0
0 .4 2 e0
超固结
Cs
/2 /2
现场压缩曲线
Cc
p0
1 e0 av
S
e0 e1 1 e0
h0
z
e0 e1 1 e0
av p 1 e0
p 1 e0
z
av
Es
1 mv
av
e0 e 1 p1 p0
12
e
e0
e1
p0
p1
p
压缩系数、体积压缩系数、压缩模量、变形模量是否为常数？
材料名称 变形模量(MPa)
C20砼 26000
较硬粘土 8～15
s 或 e1 e0 h0 (1e0)
s
e0 e1 1 e0
h0
压缩量计算公式
p1 e1
1 e1
1
9p
3. 压缩指标
e
• 压缩系数 coefficient of compressibility
av
e0 e 1 p1 p0
e1 e 0 p1 p0
e0
e de
p dp
e1
p0 100kPa p1 200kPa
Δs1
• 沉降计算
Δs2
hc
n
Δs3
s ds d s si
Δs4
0
0
i1
• 计算深度hc
ds
至变形很小、可忽略不计的深度。
Δs8
hc
z
24
土柱的侧限 p
p
25
2. 计算步骤
（1）分层 hi 0.4b
为什么要分层？
• 应力随深度变化。
细
• 压缩性随深度变化（包括同一土层）。
砂
（2）计算基底净压力（附加压力）
[ x
(
y
z )]
y
1 E
[
y
(
x
z )]
z
1 E
[
z
(
x
y )]
7
3. 压缩试验及压缩曲线
• 压缩仪 oedometer 构造
加压活塞
荷载
刚性护环
土样
透水石 环刀
透水石
底座
8
h0
hs
p0
e0
1
s 1 e0 h 1
hs
e
hs
1
h0 e0
h1 h0 s 1 e1 1 e1
14
e
过去地表 当前地表 过去地表
h p0 h
pc p0 正常固结土 normally consolidated clay
pc p0 欠固结土 under consolidated clay
pc p0 超固结土over consolidated clay
超固结比 over consolidation ration
[ z
(
x
y )]
y
x y 0
xy1 zK0z 静止侧压力系数
K0 1
z
z
E
(122 ) 1
z
Es
22 土的压缩模量 E (116)Es
压缩模量Es
完全侧限时，土的应力与应变之比。
z
z
E
22
(1 )
1
z
Es
E
(1
22 1
)Es
压缩模量 E s
E 变形模量
p s 1 s 2
p
x
1 E
4
2 土的弹性变形性质
广义Hooke定律
x
1 E
[ x
(
y
z )]
y
1 E
[
y
(
x
z )]
z
1 E
[
z
( x
y )]
弹性半无限地基
xy
xy G
xz
xz G
yz
yz G
5
弹性变无限地基承受均匀满布荷载
z
x
1 E
[
x
(
y
z )]
y
1 E
[
y
( x
z )]
x
z
1 E
p0
p1
p
标准压缩系数a1-2
0.1
0.5
a12 /MPa1
低压缩性 中压缩性
高压缩性
10
• 体积压缩系数
coefficient of volume compressibility
mv
av 1 + e0
• 压缩模量
modulus of compressibility
Es
1 e0 av
11
证明
Es
21
反压重物
反力梁 千斤顶 百分表
荷载板 基准梁
22
pa
pk
压力p
圆形压板
E 12 pD
4S
方形压板
沉
降 s
E 12 pB
2S
23
三、地基沉降计算——分层总和法
1. 基本原理
• 基本假设
（1）基础中心处的沉降代表基础的沉降。
（2）中心土柱完全侧限，其压缩量为沉降。
无侧向膨胀，直接利用压缩试验的结果。
密实砂 50～80
密实砾、石 100～20013
4. 应力历史对粘性土压缩性的影响
e
e
土样从地 层中取出
Cs 1
1 Cc
现场压缩 曲线
p
pc
lg p
p c 前期固结压力
C c 压缩指数
preconsolidation pressure
compression index
C s 膨胀指数
swelling index
第四章 土的压缩性及地基 沉降计算
1
一、土的压缩性 compressibility
在压力作用下土的体积减小。
• 压缩性的原因
• 土颗粒的压缩 ≈0
• 孔隙水的压缩 ≈0
• 孔隙的减小
压缩性
2
一、土的压缩性 compressibility
1.为什么要研究土的压缩性 地基沉降（竖向位移）
墨西哥城下的土层为：表层为人工
填土与砂夹卵石硬壳层，厚度5m，其
下为火山灰形成的超高压缩性淤泥，
天然孔隙比高达7～12，含水率150～
2m
600%，层厚达数十米。该艺术宫沉降
4m
量高达4m，并造成邻近的公路下沉2m。
Palacio de las Bellas Artes,Mexico City
墨西哥城艺术宫的下沉
3
建筑物的不均匀沉降，墨西哥城