③ 以0.42e0 在压缩曲线上确定C点，由假定② 知，C点也位于原状土的初始压缩曲线上；
④ 通过B、C两点的直线即为所求的位压缩曲线。
4-2 土的压缩性
b. 超固结土
假定：
① 土取出地面后体积不变，即（e0,σs）在原位再压 缩曲线上； ② 再压缩指数Ce 为常数； ③ 0.42e0处的土与原状土一致，不受扰动影响。
教材117
4-3 土的侧压力系数与变形模量
二、土的侧压力系数及变形模量 土的侧压力系数，K0，是指侧限条件下土中侧向应力与竖向应 力之比。
K0与泊松比有如下关系 ： 土的变形模量，E0，是土体在无侧限条件下的应力与应变的比 值。相当于理想弹性体的弹性模量，但是由于土体不是理想弹 性体,故称为变形模量。 E0的大小反映了土体抵抗弹塑性变形 的能力。 前面定义侧限条件下的压缩模量Es，与之有如下关系：
4-1 概 述
沉降、不均匀沉降 工程实例
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
4-1 概 述
沉降、不均匀沉降 工程实例
高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除
4-1 概 述
沉降、不均匀沉降 工程实例
47m
39
87
150
194 199
175
沉降曲线(mm)
长高比过大的建筑物因不均匀沉降墙体产生裂缝
4-2 土的压缩性
侧限压缩试验
侧限压缩仪（固结仪）
固结容器：
环刀、护环、导环、透水 石、加压上盖和量表架等
加压设备：杠杆比例1:10 变形测量设备
变形测量 固结容器
支架
加压设备
4-2 土的压缩性
•Only compression in vertical •Deformation due to void volume decrease
式中，e1，e2分别为p1，p2所对应的 孔隙比。
4-2 土的压缩性
压缩系数和压缩指数区别:前者随所取的初始压力及压力 增量的大小而异，而后者在较高的压力范围内是常数。
土的压缩模量是指土体在侧限条件下的竖向附加应力与相
应的竖向应变之比：
土的体积压缩系数ms定义 为土体在单位应力作用下
体积应变,它与土的压缩模
e1
孔隙
量互为倒数。
1
固体颗粒
4-2 土的压缩性
三、回弹曲线和再压缩曲线
土的卸载回弹和再压缩的特性——卸荷和再加荷的压缩试验。
回弹和再压缩曲线比初始压缩曲线平缓；加载到超过卸荷时的应力，再 压缩曲线与初始压缩曲线延长线重合。
4-2 土的压缩性
四、应力历史对粘性土压缩性的影响
（一）前期固结压力和超固结比
4-2 土的压缩性
一、土的压缩试验 在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的现象称 为土的压缩。 为了研究土的压缩特性，通常可在试验室内进行压缩（固 结）试验，从而测定土的压缩性指标。室内压缩（固结） 试验的主要装置为侧限压缩仪（固结仪）。
用这种仪器进行试验时，由于刚性护环所限，试样只 能在竖向产生压缩，而不能产生侧向变形，故称为侧 限压缩试验。
4-3 土的侧压力系数与变形模量
变形模量E0与压缩模量Es之间的关系推导： 根据定义
所以有
4-3 土的侧压力系数与变形模量
通常变形 模量取值
土的类型
泥炭 塑性粘土 硬塑粘土
较硬粘土
变形模量 (kPa)
土的类型
100－500 松砂
500－4000 密实砂
4000－8000 密实砂砾 石
8000－15000
②按式
计算地基土的自重应力（提示：自土面开始，地下水位
以下用浮重度计算），结果如表4-6。应力图如图。
③计算基底应力
④计算基底处附加应力
⑤计算地基中的附加应力 ⑥地基受压层厚度zn 确定 ⑦地基沉降计算分层 ⑧计算各层土的压缩量
4-4 地基沉降量计算
表4-6 分层总和法计算地基沉降量
自基底 深度z
推定：
① 确定σs ，σp的作用线； ② 过e0作水平线与 σs作用线交于D点； ③ 过D点作斜率为Ce的直线，与σp作用 线交于B点，DB为原位再压缩曲线； ④ 过0.42e0 作水平线与e-lgσ’曲线 交于点C； ⑤ 过B和C点作直线即为原位压缩压缩曲线。
4-3 土的侧压力系数与变形模量
一、现场荷载试验
a1=0.30MPa-1，地下水位以下土 的压缩系数为a2=0.25MPa-1，地 基土承载力特征值fak=94kPa。试 采用传统单向压缩分层总和法和
规范推荐分层总和法分别计算该
基础沉降量 。
分层总和法
4-4 地基沉降量计算
【解】按分层总和法计算
①按比例绘制柱基础及地基土的剖面图，如图所示。
分层总和法
0.8
高压缩性土
0.5
0.7
中压缩性土 [0.1,0.5)
0.6 0 100 200 300 400
(kPa
低压缩性土
<0.1
4-2 土的压缩性
土的固结试验的结果也可以绘在半对数坐标上，即坐标横 轴p用对数 坐标，而纵轴e用普通坐标，由此得到的压缩 曲线称为e~lgp曲线。 在较高的压力范围内，e~lgp曲线 近似地为一直线，可用直线的 斜率 ——压缩指数Cc来表示土的 压缩性高低，即
变形模量(kPa)
10000－20000 50000－80000 100000－ 200000
土的弹性模量（杨氏模量） E，是指土体在无侧限条件下 瞬时压缩的应力与弹性应变的比值。常用于估算建筑物初 始瞬时沉降。
压缩模量Es 和变形模量E0的应变为总应变，包括弹性应变 和塑性应变。弹性模量E的应变只包含弹性应变。
当OCR＞1时，该土是超固结土(oveconsolidated soil) ；
当OCR=1 时，则为正常固结土(normally consolidated soil) ; 当OCR<1时，该土是欠固结土(under consolidated soil) 。
4-2 土的压缩性
沉积土层的超固结比
4-2 土的压缩性
（二）前期固结压力的确定
为考虑土的应力历史进行沉降计算，需确定土的前期固结压力。
e
A
Casagrande 法
C
(a) 在e-lgp压缩试验曲线上 ，找曲率最大点 m
mB
1
(b) 作水平线m1
3
(c) 作m点切线m2
2
(d) 作m1,m2 的角分线m3
(e) m3与试验曲线的直线段
D
交于点B
(f) B点对应于先期固结压力p
应力增量的比值，即e－p
e
曲线某范围的割线斜率。
1.0
0.9
0.8
单位：Mpa-1
0.7
0.6 0 100 200 300 400
(kPa
4-2 土的压缩性
图中所示为0.1、0.2MPa两级压力下对应的压缩系数，称 为a1-2，常用来衡量土的压缩性高低。
e
《土工试验方法标准》
1.0
0.9
土的类别 a1-2 (MPa-1)
① 一般土层：σz=0.2 σc； ② 软粘土层：σz=0.1 σc； ③ 至基岩或不可压缩土层。
σz-地基某深度的附加应力; σs-自重应力。
分层总和法
4-4 地基沉降量计算
分层总和法
分层总和法的基本思路是：将压缩层范围内地基分层，计算每一 分层的压缩量，然后累加得总沉降量。
分层总和法有两种基本方法：e~p曲线法和e～lgp曲线法。
土的压缩与固结_图文.ppt
4-1 概 述
如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本 身的自重应力，而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的 荷载产生的附加应力作用，这都将导致地基土体的变形。 在附加应力作用下，地基土土体变形，从而将引起建筑物沉 降。
为什么要研究沉降？
基础的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响上部建 筑物的正常使用，甚至会危及建筑物的安全。
p
p
4-2 土的压缩性
（三）现场压缩曲线的推求
取土样使土受扰动，为使沉降计算接近实际，对室内试验结果进行修正。
a. 正常固结土
假定：
① 土样取出以后e不变，等于原状土的初始孔隙比e0，因而， （ e0, σp）点应位于原状土的初始压缩曲线上；
② 0.42e0时，土样不受到扰动影响。
推求：
① 确定先期固结压力σp ② 过e0 作水平线与σp作用线交于B。由假定① 知，B点必然位于原状土的初始压缩曲线上；
无侧向变形条件下单向压缩量计算假设： （1）土的压缩完全是由于孔隙体积减小导致骨架变形的结 果，土粒本身的压缩可忽略不计； （2）土体仅产生竖向压缩，而无侧向变形； （3）土层均质且在土层厚度范围内，压力是均匀分布的。
4-4 地基沉降量计算
无侧向变形条件下单向压缩量公式
4-4 地基沉降量计算
根据av，mv和Es的定义
4-4 地基沉降量计算
地基沉降量是指地基土压缩变形达固结稳定的最大沉降量。 地基沉降有两方面的原因：一是建筑物荷载在土中产生附加 应力，二是土具有压缩性。 地基沉降计算方法有分层总和法、弹性理论法、应力历史法 、应力路径法等等。
分层总和法是目前被广泛采用的沉降计算方法。
4-4 地基沉降量计算
一、分层总和法 分层总和法是以无侧向变形条件下的压缩量公式为基础。
中部沉降大——“八”字形裂缝
4-1 概 述 本章研究内容和思路
土具有变形特性 荷载作用 地基发生沉降
土的特点 （碎散、三相）
一致沉降
差异沉降
（沉降量） （沉降差）
沉降具有时间效应－沉降速率
建筑物上部结构产生附加应力 本章内容
影响结构物的安全和正常使用