.7
.6
0
100
200 300 400
e0
1
e
'(kPa ) 孔隙
固体颗粒
mv
1 a 体积压缩系数， Es 1 e0 kPa-1 ，MPa-1
21
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 一维压缩性及其指标 3、e - σ′曲线
e
1.0 0.9
e 压缩系数 a '
e
'
第四章
土的变形特性 与地基沉降计算
1
§4土的压缩性与地基沉降计算
本章特点
• 有一些较严格的理论 • 有较多经验性假设和公式 • 强调物理意义及实际应用 • 主线：一维压缩问题 • 工程中的假定
学习要点
主要难点
• 应力历史及先期固结压力
• 不同条件下的总沉降量计算 • 渗流固结理论及参数
2
§4土的压缩性与地基沉降计算
超固结比： OCR
p s
相同σs 时，一般OCR越大， 土越密实，压缩性越小
26
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 一维压缩性及其指标 二、先期固结压力 先期固结压力σp的确定： Casagrande 法
(a) 在e-lgσ’压缩试验曲线 上，找曲率最大点 m (b) 作水平线m1 (c) 作m点切线m2 (d) 作m1,m2 的角分线m3 (e) m3与试验曲线的直线段 （或其反向延长线）交于点B (f) B点对应于先期固结压力p
4
§4土的压缩性与地基沉降计算
工程实例
墨西哥某宫殿
问题： 沉降2.2米， 且左右两部分 存在明显的沉 降差。
地基：20多米厚的粘土
5
Kiss
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
6
基坑开挖，引起阳台裂缝
7
修建新建筑物：引起原有建筑物开裂
8
高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除
9
建筑物立面高差过大
压缩前
压缩后
p1 sz
e1 e2 S z H vH H 1 e1
p2 sz z
（a）e-σ´曲线 （b）e-lgσ´曲线
34
e1
e2
e e (1 e )S / H
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.3 地基的最终沉降量计算 一、单一土层一维压缩问题
3、e - σ′曲线
1 1 Vs0 V H0 A 1 e0 1 e0 1 1 Vsi Hi A (H 0 S i )A 1 ei 1 ei
P
P2 可得： P1 P3
ei e0 (1 e0 )Si / H0
P—- σ′--S---e
t
e s
e0 e1 s1 e2 s2 s3 e3
'(kPa, lg)
25
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 一维压缩性及其指标
二、先期固结压力
先期固结压力：历史上所经受到的最大压力p（指有效应力） s= z：自重压力 p= s：正常固结土
p> s：超固结土
p< s：欠固结土
OCR=1：正常固结 OCR>1：超固结 OCR<1：欠固结
侧限条件下: x y 0;
x y
z 1
2 2 z 1 E 1
则: z z 1 2 E E 1
2 2 1 1 2 2 E Es , 1 1 1 z E z
日期 1 2 3 5
测 点 及 沉 降 值（m） 7 8 10 11 12 15 16 17 平均
00-12 10.6 9.7 12.8 11.7 10.6 13.0 11.6 10.3 12.7 12.5 9.0 14.1 11.7
01-12 10.8 9.9 13.0 11.9 10.7 13.2 11.8 10.5 12.9 12.7 9.1 14.3 11.9
单向压缩试验的各种参数的关系
指标
指标
a mv Es
a
1 a/(1+e0) (1+e0)/a
mv
mv(1+e0) 1 1/mv
Es
(1+e0)/Es 1/Es 1
23
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 一维压缩性及其指标 3、e - σ′曲线
e
e-σ′曲线缺点： 不能反映土的应力历史 全为曲线段，不好找斜率
'(kPa)
24
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 一维压缩性及其指标
4、e - lgσ′曲线
1
e
0.9
Cc
特点1：有一段较长的直线段 指标：
0.8
0.7 0.6
1 Ce
e Cc (lg ')
压缩指数
Ce
回弹指数（再压缩指数）
Ce << Cc，一般Ce≈0.1-0.2Cc
100 1000
影响结构物的安全和正常使用
沉降具有时间效应－沉降速率
12
§4土的压缩性与地基沉降计算
变形特 性及测 试方法
室内试验 侧限压缩、三轴压缩等
概述 本章主要内容
室外试验
荷载试验、旁压试验等
较复杂应 力状态？
§4.2 土的压缩性、 压缩试验及其指标
修正
复杂条件下的计算公式
最终 沉降量 沉降 速率
一维压缩
简化条件
33
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.3 地基的最终沉降量计算
1、计算简图
一、单一土层一维压缩问题
p
S z H v H
e1
H
H/2 H/2
H sz 2
γ,e1
σz=p
e
e2
σ sz
侧限条件
Vs 1 Vs 1
z v e e1 e2 1 e1 1 e1
10
47m
39
150 194 199 175 沉降曲线(mm) 87
建筑物过长：长高比7.6:1
11
§4土的压缩性与地基沉降计算
4.1概述 土具有变形特性 荷载作用 荷载大小 地基发生沉降 土的压缩特性 地基厚度 土的特点 （碎散、三相） 建筑物上部结构产生附加应力
一致沉降 （沉降量）
差异沉降 （沉降差）
t 19
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 一维压缩性及其指标
3、e - σ′曲线
e
1.0 0.9 0.8
P
P2 P1 0 100 200 300 400
P3
0.7
0.6
t
'(kPa )
e s
e0 e1 s1 e2 s2 s3 e3
ei e0 (1 e0 )Si / H0
t 20
关西国际机场
世界最大人工岛 1986年：开工 1990年：人工岛完成 1994年：机场运营 面积：4370m×1250m 填筑量：180×106m3 平均厚度：33m 地基：15-21m厚粘土
3
§4土的压缩性与地基沉降计算
关西国际机场
问题： 沉降大且有不均匀沉降
设计时预测沉降： 5.7－7.5 m 完成时实际沉降： 8.1 m，5cm/月 (1990年) 预测主固结完成： 20年后 比设计超填： 3.0 m
e2
C
正常固结土：
e
e1
p1
A B
p2
lg '
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱp e H S H CC lg( 2 ) 1 e1 1 e1 p1
超固结土(并假定p2>p)：
e2
C
p2 p H H S Ce lg CC lg 1 e1 p1 1 e1 p
§4.3 地基的最终沉降量计算
一维固结 多维固结
§4.4 饱和土体的渗流固结理论
主线、重点：
一维问题！
§4.5 地基容许沉降量及措施
13
§4土的压缩性与地基沉降计算
√4.1 概述
4.2 土的压缩性及其指标
？4.3 地基的最终沉降量计算 ？4.4 饱和土体的渗流固结理论 ？4.5 地基容许沉降量及措施
p 1 p p 2
lg 36 '
§4土的压缩性与地基沉降计算
√4.1 变形特性测试方法
√4.2 一维压缩性及其指标
4.3 地基的最终沉降量计算
？4.4 饱和土体的渗流固结理论 一、单一土层一维压缩问题
二、地基最终沉降量分层总和法
三、地基沉降计算的若干问题
37
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.3 地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法
2、计算公式
e1 e2 S z H vH H 1 e1
（a）e-σ´曲线
e1 e2 a(p2 p1 )
a a S (p 2 p1 )H pH 1 e1 1 e1 a S A 1 e1
e e1 e2
S m vpH m v A
pH pH S Es E
14
§4土的压缩性与地基沉降计算 §4.2 一维压缩性及其指标
一、侧限压缩试验
(一)、e -σ′曲线 (二)、e - lgσ′曲线 (三)、先期固结压力 (四)、原位压缩曲线及原位再压缩曲线
低灵敏度粘性土
15
§4土的压缩性与地基沉降计算 §4.1变形特性测试方法
一、侧限压缩试验 变形测量
1、侧限压缩仪（固结仪） 固结容器
29
§4土的压缩性与地基沉降计算