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1、第5章土的压缩性第1页，共55页，编辑于2022年，星期二5.1 概述概述v土的压缩性土的压缩性是指土体在压力作用下体积缩小的特性。是指土体在压力作用下体积缩小的特性。v原因：原因：土粒本身和孔隙中水的压缩变形；土粒本身和孔隙中水的压缩变形；孔隙气体的压缩变形；孔隙气体的压缩变形；孔隙中水和气体部分向外排出，孔隙体积减少。孔隙中水和气体部分向外排出，孔隙体积减少。v饱和土的体积在压力作用下随着土中水体积排出而减饱和土的体积在压力作用下随着土中水体积排出而减少的全过程称为少的全过程称为土的固结土的固结。也称。也称渗透固结。渗透固结。第2页，共55页，编辑于2022年，星期二室外试验室外试验室内试
2、验室内试验压缩性测试压缩性测试侧限压缩侧限压缩三轴压缩三轴压缩荷载试验荷载试验旁压试验旁压试验第3页，共55页，编辑于2022年，星期二压缩性测试室内试验室内试验室外试验室外试验侧限压缩、三轴压缩等侧限压缩、三轴压缩等载荷试验、旁压试验等载荷试验、旁压试验等载荷试验载荷试验第4页，共55页，编辑于2022年，星期二旁压试验旁压试验第5页，共55页，编辑于2022年，星期二侧限压缩侧限压缩固结仪固结仪第6页，共55页，编辑于2022年，星期二5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标一、侧限压缩试验（固结试一、侧限压缩试验（固结试验）验）1、仪器：侧限压缩仪、仪器：侧限压缩仪 (固结仪固结
3、仪)v 固结容器：固结容器：环刀、护环、导环、透水石、环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架等加压上盖和量表架等v 加压设备：加压设备：杠杆比例杠杆比例1:101:10v 变形测量设备变形测量设备支架支架加加压压设设备备固结容器固结容器变形测量变形测量第7页，共55页，编辑于2022年，星期二内环内环透水石透水石试样试样传压板传压板百分表百分表2.方法方法测定：测定：轴向应力轴向应力 轴向变形轴向变形*施加荷载，施加荷载，静置至变形稳定静置至变形稳定*逐级加大荷载逐级加大荷载第8页，共55页，编辑于2022年，星期二第9页，共55页，编辑于2022年，星期二第10页，共55页，编辑于202
4、2年，星期二压缩后第11页，共55页，编辑于2022年，星期二3.计算各级压力作用下相应的孔隙比计算各级压力作用下相应的孔隙比假定：受压前后土粒体积不变、土样横截面面积不变。假定：受压前后土粒体积不变、土样横截面面积不变。第12页，共55页，编辑于2022年，星期二 第13页，共55页，编辑于2022年，星期二0100200 3004000.60.70.80.91.0e e4.绘制压缩曲线绘制压缩曲线 ep曲线曲线第14页，共55页，编辑于2022年，星期二e lgp曲线曲线第15页，共55页，编辑于2022年，星期二e p曲线曲线ep软粘土密实砂土e0e0e lgp曲线曲线ep(log)软粘
5、土密实砂土e0e0101001000绘制压缩曲线绘制压缩曲线第16页，共55页，编辑于2022年，星期二e p曲线曲线epe0e0二、土的压缩性指标二、土的压缩性指标1.压缩系数压缩系数第17页，共55页，编辑于2022年，星期二1.压缩系数压缩系数单位：单位：kPa-1 或或MPa-1压缩系数越大，曲线越陡，压缩系数越大，曲线越陡，土的压缩性越高。土的压缩性越高。注意：压缩系数不是一个常数。注意：压缩系数不是一个常数。第18页，共55页，编辑于2022年，星期二为了便于比较，通常采用为了便于比较，通常采用100kPa和和200kPa范围的压缩范围的压缩系数系数a1-2来评定土的压缩性。来评定
6、土的压缩性。中中中中压缩性压缩性压缩性压缩性高高高高压缩性压缩性压缩性压缩性低低低低压缩性压缩性压缩性压缩性0.50.1a a1-21-2(MPa(MPa-1-1)0100200 3004000.60.70.80.91.0e e第19页，共55页，编辑于2022年，星期二2.压缩指数压缩指数Cc愈大，曲线愈陡，土的压缩性越高。愈大，曲线愈陡，土的压缩性越高。第20页，共55页，编辑于2022年，星期二 3.压缩模量压缩模量定义：土体在侧限条件下的竖向应力与竖向应变的比值。定义：土体在侧限条件下的竖向应力与竖向应变的比值。KPa MPa土的压缩模量越大，土的压缩性越低。土的压缩模量越大，土的压缩
7、性越低。第21页，共55页，编辑于2022年，星期二4.土的体积压缩系数土的体积压缩系数定义：土体在侧限条件下竖向应变与竖向应力的比值定义：土体在侧限条件下竖向应变与竖向应力的比值。土的体积压缩系数越大，土的压缩性越高。土的体积压缩系数越大，土的压缩性越高。第22页，共55页，编辑于2022年，星期二三、土的回弹曲线和再压缩曲线三、土的回弹曲线和再压缩曲线epe0压缩曲线卸荷回弹曲线再加荷曲线残余变形残余变形弹性变形弹性变形piep(lg)e0p1压缩曲线回弹曲线再压缩曲线第23页，共55页，编辑于2022年，星期二现在地面h正常固结土正常固结土pc=p1现在地面h超固结土超固结土pcp1现在
8、地面h欠固结土欠固结土pc p p1 1，OCR1 超固结土超固结土pc p p1 1，OCR pc、正常固结土正常固结土 超固结土超固结土 欠固结土欠固结土第26页，共55页，编辑于2022年，星期二e ep(lg)CD1.1.在在e-lge-lgp曲线上，找出曲曲线上，找出曲率最大点率最大点m m2.作水平线作水平线m13.作作m点切线点切线m24.作作m1,m2 的角分线的角分线m35.m3与试验曲线的直线段与试验曲线的直线段交于点交于点B6.B点对应于先期固结压力点对应于先期固结压力pcmrmin1 12 23 3p pc c作图法确定先期固结压力作图法确定先期固结压力p pc cv
9、Casagrande Casagrande 法法AB第27页，共55页，编辑于2022年，星期二（1 1）p pccp p11 正常固结土正常固结土正常固结土正常固结土e e00作水平线，得交点作水平线，得交点作水平线，得交点作水平线，得交点DD0.42e0.42e00作水平线，得交点作水平线，得交点作水平线，得交点作水平线，得交点CCDCDC即现场压缩曲线；即现场压缩曲线；即现场压缩曲线；即现场压缩曲线；p(lg)A132B前期固结应力前期固结应力Pce0eD0.42e0C现场压缩曲现场压缩曲线线5.3.2 现场原始压缩曲线及压缩性指标现场原始压缩曲线及压缩性指标第28页，共55页，编辑于2
10、022年，星期二（2）pcp1超固结土超固结土1、定、定pc位置线和位置线和C点点;2、由、由p1 和和e0 定定D;3、作、作DD平行于平行于EF确定确定D4、连、连DCA132B前期固结应力前期固结应力PcEFee00.42e0CDDP1=rhp(lg)现场压缩曲线现场压缩曲线现场再压缩曲线现场再压缩曲线第29页，共55页，编辑于2022年，星期二5.4 5.4 土的变形模量土的变形模量5.4.1 现场载荷试验现场载荷试验1.浅层平板载荷试验浅层平板载荷试验v加载稳压装置加载稳压装置v反力装置反力装置v观测装置观测装置第30页，共55页，编辑于2022年，星期二基本原理基本原理 1 1 载
11、荷试验载荷试验 第31页，共55页，编辑于2022年，星期二第32页，共55页，编辑于2022年，星期二堆重法堆重法 第33页，共55页，编辑于2022年，星期二第34页，共55页，编辑于2022年，星期二第35页，共55页，编辑于2022年，星期二堆载法荷载试验堆载法荷载试验第36页，共55页，编辑于2022年，星期二第37页，共55页，编辑于2022年，星期二锚杆法荷载试验锚杆法荷载试验第38页，共55页，编辑于2022年，星期二锚杆法荷载试验锚杆法荷载试验第39页，共55页，编辑于2022年，星期二第40页，共55页，编辑于2022年，星期二（1）直线变形阶段）直线变形阶段 p-s呈线性
12、关系呈线性关系 p0比例界限压力比例界限压力（2）局部剪切（塑性）变形阶段）局部剪切（塑性）变形阶段 p-s关系为曲线，斜率逐渐变大关系为曲线，斜率逐渐变大 pu极限压力极限压力（3）破坏阶段）破坏阶段 当荷载大于极限压力当荷载大于极限压力pu，即使荷载维持不，即使荷载维持不变，沉降也会持续发展或急剧增大，始终达不到变，沉降也会持续发展或急剧增大，始终达不到稳定标准。稳定标准。1 1 载荷试验载荷试验 典型的平板载荷试验典型的平板载荷试验p-s曲线曲线第41页，共55页，编辑于2022年，星期二 2.变形模量变形模量 PS曲线：曲线：oa段：直线变形阶段段：直线变形阶段 变形模量变形模量E0：
13、OPSP1Puabc注：注：1）变形模量是指无侧限情况下的应力增量与应变增量的比值，变形模量是指无侧限情况下的应力增量与应变增量的比值，它与压缩模量不同它与压缩模量不同;2）深层土的变形模量测定深层土的变形模量测定.式中，式中，刚性承压板系数，圆刚性承压板系数，圆形板取形板取0.785;方板取方板取0.886。第42页，共55页，编辑于2022年，星期二5.4.2 变形模量与压缩模量的关系变形模量与压缩模量的关系v变形模量变形模量 E0v压缩模量压缩模量Es二者：二者：基本意义一样，但基本意义一样，但受力状态不同受力状态不同第43页，共55页，编辑于2022年，星期二5.5 土的弹性模量土的弹
14、性模量注：注：弹模常用于计算弹模常用于计算瞬间或短时间内快速瞬间或短时间内快速作用着荷载时土体的作用着荷载时土体的变形。变形。E:土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。第44页，共55页，编辑于2022年，星期二模量名称模量名称定义表达式定义表达式竖向应变竖向应变增量增量试验条件试验条件工程应用工程应用备注备注压缩模量压缩模量Es弹性应变弹性应变+塑性应变塑性应变有侧限有侧限分层总和法或规分层总和法或规范推荐法计算地范推荐法计算地基最终沉降量基最终沉降量一次加荷条一次加荷条件下，假定件下，假定是线弹性材是线弹性材料的土体变料的土体变形计算形计算变形
15、模量变形模量E0弹性应变弹性应变+塑性应变塑性应变无侧限无侧限弹性理论方法计弹性理论方法计算地基最终沉降算地基最终沉降量量弹性模量弹性模量E弹性应变弹性应变无侧限无侧限计算地基瞬时沉计算地基瞬时沉降；计算动荷载降；计算动荷载作用下地下的变作用下地下的变形等形等计算瞬时或计算瞬时或短时间内即短时间内即将快速作用将快速作用着荷载时土着荷载时土体的变形体的变形*Es、E0和和E之间的区别：之间的区别：第45页，共55页，编辑于2022年，星期二总结总结1 土的压缩性土的压缩性v压缩系数压缩系数v压缩模量压缩模量v体积压缩系数体积压缩系数第46页，共55页，编辑于2022年，星期二总结：压缩性指标间的
16、关系总结：压缩性指标间的关系 压缩系数压缩系数a、压缩指数、压缩指数Cc、压缩模量、压缩模量Es都是室内压缩试验都是室内压缩试验侧限条件侧限条件下的压缩特性的反映。下的压缩特性的反映。变变形形模模量量E0是是土土在在侧侧向向自自由由膨膨胀胀条条件件下下竖竖向向应应力力与与竖竖向向应变的比值，竖向应变中包含弹性应变和塑性应变。应变的比值，竖向应变中包含弹性应变和塑性应变。弹弹性性模模量量E指指正正应应力力与与弹弹性性(即即可可恢恢复复)正正应应变变d的的比比值，测定可通过室内三轴试验获得。值，测定可通过室内三轴试验获得。根据力学理论可得变根据力学理论可得变形模量与压缩模量的形模量与压缩模量的关系
17、：关系：第47页，共55页，编辑于2022年，星期二1.下述关于土体压缩性描述正确的是下述关于土体压缩性描述正确的是 。(A)压缩系数压缩系数a越大，压缩模量越大，压缩模量Es越小，压缩性越高越小，压缩性越高(B)压缩系数压缩系数a越大，压缩模量越大，压缩模量Es越小，压缩性越低越小，压缩性越低(C)压缩系数压缩系数a越大，压缩模量越大，压缩模量Es越大，压缩性越高越大，压缩性越高(D)压缩系数压缩系数a越大，压缩模量越大，压缩模量Es越大，压缩性越低越大，压缩性越低第48页，共55页，编辑于2022年，星期二2.土体压缩性土体压缩性e p曲线是在曲线是在 条件下试验得到的。条件下试验得到的。
18、(A)三轴三轴 (B)无侧限无侧限 (C)有侧限有侧限3.对于某一种特定的粘性土，压缩系数对于某一种特定的粘性土，压缩系数a是不是一个常数？是不是一个常数？(A)是常数是常数 (B)不是常数，随竖向压力不是常数，随竖向压力p增大而减小增大而减小(C)不是常数，随竖向压力不是常数，随竖向压力p增大而增大增大而增大第49页，共55页，编辑于2022年，星期二巩固与提高巩固与提高1单选题单选题:1超固结比超固结比OCR1的土属于的土属于 B。a）正常固结土）正常固结土 b）超固结土）超固结土 c）欠固结土）欠固结土 d）非正常固结土）非正常固结土 2.当土处于正常固结状态时，其先期固结压力当土处于正
19、常固结状态时，其先期固结压力pc与现有覆盖与现有覆盖土重土重p0的关系是的关系是 C。a c =d 无法确定无法确定第50页，共55页，编辑于2022年，星期二4.评价地基土压缩性高低的指标是评价地基土压缩性高低的指标是 A 。(A)压缩系数压缩系数 (B)渗透系数渗透系数 (C)曲率系数曲率系数 (D)超固结比超固结比5.若土的压缩曲线（若土的压缩曲线（e-p曲线）较陡。则表明曲线）较陡。则表明 A 。(A)土的压缩性较大土的压缩性较大 (B)土的压缩性较小土的压缩性较小(C)土的密实度较大土的密实度较大 (D)土的孔隙比较小土的孔隙比较小第51页，共55页，编辑于2022年，星期二6.土体
20、产生压缩时，（土体产生压缩时，（C ）。）。(A)土中孔隙体积减小，土粒体积不变土中孔隙体积减小，土粒体积不变(B)孔隙体积和土粒体积均明显减小孔隙体积和土粒体积均明显减小 (C)土粒和水的压缩量均较大土粒和水的压缩量均较大 (D)孔隙体积不变孔隙体积不变7.土的变形模量可通过（土的变形模量可通过（B ）试验来测定。）试验来测定。(A)压缩压缩 (B)载荷载荷 (C)渗透渗透 (D)剪切剪切第52页，共55页，编辑于2022年，星期二8.若土的压缩系数若土的压缩系数a1-2=0.2MPa，则该土属于，则该土属于（B）。）。(A)低压缩性土低压缩性土 (B)中等压缩性土中等压缩性土(C)高压缩性
21、土高压缩性土 (D)低灵敏度土低灵敏度土9.下列说法中，错误的是（待定）。下列说法中，错误的是（待定）。(A)土在压力作用下体积会缩小土在压力作用下体积会缩小(B)土的压缩主要是土中孔隙体积的减小土的压缩主要是土中孔隙体积的减小(C)土的压缩所需时间与土的透水性有关土的压缩所需时间与土的透水性有关(D)土的固结压缩量与土的透水性有关土的固结压缩量与土的透水性有关第53页，共55页，编辑于2022年，星期二10.土的压缩性指标包括（土的压缩性指标包括（A ）。）。(A)a,Cc,Es,E0 (B)a,Cc,Es,e(C)a,Cc,E0,e (D)a,Cc,Es,St 11.土的压缩模量越大，表示（土的压缩模量越大，表示（B）。）。(A)土的压缩性越高土的压缩性越高 (B)土的压缩性越低土的压缩性越低 (C)e-p曲线越陡曲线越陡 (D)e-lgp曲线越陡曲线越陡 第54页，共55页，编辑于2022年，星期二12.使土体体积减小的主要原因是（使土体体积减小的主要原因是（B ）。）。(A)土中孔隙体积的减小土中孔隙体积的减小 (B)土粒的压缩土粒的压缩(C)土中密闭气体的压缩土中密闭气体的压缩 (D)土中水的压缩土中水的压缩第55页，共55页，编辑于2022年，星期二