侧限压缩（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
加
压
设
支架
备
2.侧限压缩试验
侧限压缩试验
• 施加垂直荷载，静 置至变形稳定
• 逐级加大荷载
透水石
测定：
各级荷载 Pi作用下变形达到稳 定时土样的压缩量Hi，换算相
地基沉降与时间的关系
地基最终沉降量计算 地基沉降与时间的关系 土的压缩性
第二节 土的压缩性
一.土的压缩性
定义： 土体在压力作用下体积缩小的特性
土的压缩
土粒的压缩 土中水的压缩 孔隙体积减小
工程常见压力水平下可忽略不计
实质 土体受压后，粒间联结破坏，土颗粒重新排列，土的
孔隙体积减小
二.室内侧限压缩试验 1.试验设备
不均匀沉降引起路面的变形
地基的沉降及不均匀沉降
（墨西哥城）
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
工程实例
•地基的变形不是瞬时完成的，地基在建筑物荷 载作用下要经过相当长的时间才能达到最终沉 降量。 •在工程设计中，除了要知道地基最终沉降量外， 往往还需要知道沉降随时间的变化过程即沉降 与时间的关系。
附加 p z0
B)内因:土由三相组成，具有碎散性，在附加应力作用下土 层的孔隙发生压缩变形，引起地基沉降。
h
3、计算的目的：在于确定建筑物的最大沉降量、沉降差和倾斜，并控制在 容许范围之内，以保证建筑物的安全和正常使用。
应的孔隙比ei,绘制土样压缩曲线
试样
Pi
试样
注意：土样受荷时，由于受到环刀及护环的限制，只
产生竖向压缩，不产生侧向变形 侧限
百分表 加压上盖 环刀 压缩 容器
护环
Hi Hi H0
3、由Hi求ei公式推导
已知：试样初始高度H0，试样初始孔隙比e0，第i级压力pi作用下， 试样的压缩变形Hi
欲求：第i级压力pi作用下，变形稳定后土样的孔隙比ei
S
沉降量S
2.地基沉降的原因：
最终沉降量
沉降与时间的关系
• 外因：主要是建筑物荷载在地基中产生的附加应力。（宏观分析）
• 内因：土的三相组成。（微观分析）
A)地基沉降的外因:通常认为地基土层在自重作 用下压缩已稳定，主要是建筑物荷载在地基中 产生的附加应力。
z0
A
施工前 z0
p
施工后 p
A Net stress increase
z
e1 e2 1 e1
ES
p
P1
H
P2
ES
p e1 e2
1 e1
1
e1
e2
H1
H1 H2
VS 1
VS 1
a
ES
1 e1 a
2.e-lgP曲线及土的压缩指数 Cc
将试验结果用半对数坐标表示，得到e-lgP曲线
特点：压力较大时， e-lgP曲线为直线
压缩指数Cc：e-lgP曲线直线段斜率
Cc
lg
e1 e2 p2 lg
p1
e / lg( p2
/
p1 )
a值随压力变化而变化，Cc值在压 力较大时保持常数，不随压力变化 而变化
Cc ，土的压缩性 Cc<0.2 低压缩性土 Cc>0.4 高压缩性土
四. 变形模量E0
定义:土样在侧向自由变形的条件下，竖向应力增量与竖向应变增量之比
测定：现场载荷试验 1.现场载荷试验 （1）试验装置
土的类别Βιβλιοθήκη a1-2 (MPa-1)高压缩性土
>0.5
中压缩性土
0.1-0.5
低压缩性土
<0.1
（2）压缩模量ES
定义： 土在完全侧限的条件下，竖向应力增量与竖向应变增量之比
即：
ES
p
当应力由P1增至P2时，土样竖向应变
z
H H1
H1 1 e1
H1 H 1 e2
H
e1 e2 1 e1
H1
ES越大，则土的压缩性越低
根据试验结果，可绘制e-P或e-lgP压缩曲线 1. e-P曲线及有关指标
（1）压缩系数a
e-p曲线愈陡,说明土的压缩性愈高。所 以，曲线上任意一点的切线斜率a就表示 了相应于压力作用下土的压缩性。
e-P曲线
设压力由P1增加到P2，孔隙比由e1减小到 e2。此时，土的压缩性可由割线M1 M2的 斜率表示：
s (1 2 )bp0 / E0
E0 (1 2 )bp1 / s1
沉降影响系数，查表5-3
压缩模量与变形模量有何区别？
1.压缩系数a，压缩指数CC，压缩模量Es，变形 模量E0的定义。
2.土的压缩变形的实质。
3.e-p曲线， e-lgp曲线的特征。
4.土的压缩性的判别标准
5.公式：
本章主要内容
土的压缩性
试验方法、压缩性指标
地基最终沉降量计算
沉降的大小
地基沉降与时间的关系 沉降的过程
学习该章内容的目的
地基最终沉降量计算
地基沉降过大将影响建筑物的正常使用，某些情况 下甚至造成建筑物的破坏，因此须进行沉降计算， 预知工程建成后将产生的最终沉降量，判断地基变 形是否超出允许的范围，以便在建筑物设计时，为 采取相应的工程措施提供科学依据，保证建筑物的 安全。
a e e1 e2 p p2 p1
Cc
lg
e1 e2 p2 lg
p1
e / lg( p2
/
p1 )
ES
1 e1 a
ei
e0
1 e0 H0
H i
第三节 地基沉降实用计算方法
沉降：地基受荷后所产生的竖向位移
1.地基的最终沉降量：是指地基在建筑物等其它荷载作用下，地基变形稳 定后的基础底面的沉降量。
假定：受压前后土粒体积不变、土样横截面面积不变。
Hi
Pi
受压前后 V0 Vi H0 Hi
H0
VV e0
H0 Hi
VV ei
即 1 e0 1 ei H0 H0 Hi
VS 1
VS 1
V0 1 e0 受压前
Vi 1 ei 受压后
ei
e0
1 e0 H0
H i
其中
e0
s 1 w0 1
w
三.压缩曲线与压缩指标
反压重物
反力梁
百分表
千斤顶
荷载板 基准梁
（2）试验过程
逐级加载，测量各级荷载下沉降随时间的发展及稳定时的沉降量s，绘 制P-s曲线 曲线的开始部分往往接近于直线，与直线段终点对应的荷载称为地基的
比例界限荷载Pcr。
当P<Pcr时，地基的变形处于弹性变形 阶段，此时，地基的沉降可用弹性力学 公式来计算：
压缩系数：
a e e1 e2 p p2 p1
e
1.0
0.9
e 0.8 p
0.7
0.60 100 200300 p(kPa)
几点说明：
不同土的压缩系数不同，a越大，土的
压缩性越大
同种土的压缩系数a不是常数，与应力p
有关
通常用a1-2即应力范围为100-200 kPa的
a1-2值对不同土的压缩性进行比较
