§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、e - σ′曲线
e
1.0
a e '
压缩系数，KPa-1
a1-2常用作 比较土的压 缩性大小
0.9
0.8 e '
0.7
0.6 0 100 200 300 400
'(kPa )
土的类别 a1-2 (MPa-1)
高压缩性土
0.5
中压缩性土 0.1-0.5
侧限变形模量：
Es
z z
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.1 土的压缩性测试方法 二、三轴压缩试验及其应力－应变关系（复习）
有机玻璃罩
轴向加压杆 顶帽 压力室
测定： 轴向应变 轴向应力 体变或孔隙水压力
橡皮膜
试
样
透水石 量测体变或
孔隙水压力
排水管
压力水
阀门
类型 固结排水 固结不排水 不固结不排水
z
v
e
1e1
e1e2 1e1
压缩前 p1 sz
e1
压缩后 p2szz
e2
SzHvHe11ee12H
（a）e-σ´曲线 （b）e-lgσ´曲线
§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
2、计算公式
（a）e-σ´曲线
SzHvHe11ee12H
e1e2a(p 2p 1)
体应变主要是由于孔隙体积变化引起的； 剪应变主要是由于土颗粒的大小和排列形态变化引起的。
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.1 土的压缩性测试方法 三、普遍应力－应变关系及本构模型
2.土的本构模型
1 3 f 1
E
线弹性-理想塑性 1
1 3 1 2
非线性弹性 1
1 3 4
1
32
弹塑性
1
§4土的压缩性与地基沉降计算
施加σ3时 固结 固结
不固结
施加σ1－σ3时 量测
排水
体变
不排水 孔隙水压力
不排水 孔隙水压力
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.1 土的压缩性测试方法 二、三轴压缩试验及其应力－应变关系
应力应变关系 －以某种粘土固结排水试验为例
•与围压有关
பைடு நூலகம்
•非线性
•弹塑性 •剪胀性
v
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.1 土的压缩性测试方法 §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
§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
p
t
可压缩层
σz=p
不可压缩层
S
S
最终沉降量S∞：
t∞时地基最终沉降稳定以后的 最大沉降量，不考虑沉降过程。
§4土的压缩性与地基沉降计算
第三章
土的压缩性与 地基沉降计算
§4土的压缩性与地基沉降计算
概述
土具有压缩性 荷载作用 地基发生沉降
荷载大小 土的压缩特性
一致沉降 差异沉降 （沉降量） （沉降差）
建筑物上部结构产生附加应力
地基厚度
土的特点 （碎散、三相）
沉降具有时间效应－沉降速率 影响结构物的安全和正常使用
§4土的压缩性与地基沉降计算 概述
d
基底
附加应力 沉降计算深度
§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、计算步骤－情况1
(a)计算原地基中自重应力分布 (b)基底附加压力p0 (c)确定地基中附加应力z分布 (d)确定计算深度zn (e)地基分层Hi
§4.3 地基的最终沉降量计算 一、单一土层一维压缩问题
3、计算步骤
以公式 S e1 e2 H 为例
H/2
1e1
H/2
• 确定： H ;s;z z
• 测定： e-p曲线或者e-lgp曲线
• 查定： p1 sz
e1;
p2szz
e2
• 算定： S e1 e2 H 1 e1
sz
H 2
σ sz
p
γ,e1 σz=p H
(f) B点对应于先期固结压力p
p
1 3 2
D
'(lg)
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 一维压缩性及其指标
四、原位压缩曲线及原位再压缩曲线
ab —— 沉积
a 正常固结土： bb’ —— 取样 b’cd —— 室内试验
e
b c
超固结土：
f
b 地下水位上升 土层剥蚀 冰川融化
引起卸载， 使土处于回弹状态
② 0.42e0时，土样不受到扰动影响。
e
e0
B
0.42e0
C
推定：
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；
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。
§4.3 地基的最终沉降量计算
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
§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
1、计算简图 p
H/2
sz
H 2
H/2
σ sz
γ,e1 σz=p H
侧限条件
SzHvH
e
e1
e2
Vs 1 Vs 1
低压缩性土
<0.1
§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、e - σ′曲线
单向压缩试验的各种参数的关系
指标
指标
a
a
1
mv
a/(1+e0)
Es
(1+e0)/a
mv
Es
mv(1+e0) 1
1/mv
(1+e0)/Es 1/Es 1
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 一维压缩性及其指标
§4.2 一维压缩性及其指标
三、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
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
p0 = p - d
(c)确定地基中附加应力z分布
自重应力
σz从基底算起； σz是由基底附加应力 p-γd 引起的
(d)确定计算深度zn
① 一般土层：σz=0.2 σsz； ② 软粘土层：σz=0.1 σsz； ③ 一般房屋基础：Zn=B(2.5-0.4lnB)； ④ 基岩或不可压缩土层。
p d p0
二、e - lgσ′曲线
e-σ′曲线缺点： 不能反映土的应力历史
1
e
Cc
特点：有一段较长的直线段
0.9
0.8 1 Ce
指标：
Cc
e (lg')
压缩指数
0.7
Ce 回弹指数（再压缩指数）
0.6
Ce << Cc，一般Ce≈0.1-0.2Cc
100
1000 '(kPa, lg)
§4土的压缩性与地基沉降计算
e0
D
B
0.42e0
s p
C
lg '
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土的压缩性与地基沉降计算
试验结果：
测定： 轴向应力 轴向变形
百分表
P
Se
e0
p2
p1
e1
e2 s2
s1
t s3
e3
t
透水石
传压板 水槽 环刀 内环
试样
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.1 土的压缩性测试方法 一、侧限压缩试验及其应力－应变关系
应力应变关系－以某种粘土为例
z p
非线性 弹塑性
1 Ee
1 Es
z
e0 (1e0)
e
1.0
a e '
压缩系数，KPa-1，MPa-1
0.9
0.8 e
Es
' z
侧限压缩模量,KPa ,MPa 侧限变形模量
'
0.7 0.6
e
z
1 e0
0
100
200 300
400
'(kPa )
Es
1
e0 a
e0 e 1
孔隙 固体颗粒
mv
1 Es
a 1e0
体积压缩系数， KPa-1 ，MPa-1
e2
•可以区分正常固结土和超固结土
并分别进行计算。
正常固结土：
e
p 1 p 2 lg '
S1 ee1HCC1 H e1lg(p p1 2)
e1
A
B
超固结土(并假定p2>p)：
SC e1 H e1lg p1 p C C1 H e1lg pp 2
e2
C
p 1 p p 2 lg '