土力学压缩性.pptx

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1、会计学 1土力学压缩性第三章 土的压缩性和基础沉降计算土的压缩特性 一、土的压缩性和基础沉降计算一、土的压缩性和基础沉降计算在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的现象称为在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的现象称为压缩压缩。通常，土粒本身和孔隙水的压缩量可以忽略不计，在研究土的压缩通常，土粒本身和孔隙水的压缩量可以忽略不计，在研究土的压缩时，均认为土体压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果时，均认为土体压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果。土的压缩随时间增长的过程称为土的土的压缩随时间增长的过程称为土的固结固结。在三维应力边界条件下，饱和土体地基受荷载作用后产生的在三维应力边界条件

2、下，饱和土体地基受荷载作用后产生的总沉降总沉降量量SStt可以看作由三部分组成：瞬时沉降可以看作由三部分组成：瞬时沉降SSii、主固结沉降主固结沉降SScc、次固结次固结沉降沉降SSss，即即 SStt=S=Sii+S+Scc+S+Sss第1页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算瞬时沉降瞬时沉降是指在加荷后立即发生的沉降。对于饱和粘土来说，由于是指在加荷后立即发生的沉降。对于饱和粘土来说，由于在很短的时间内，孔隙中的水来不及排出，加之土体中的水和土粒在很短的时间内，孔隙中的水来不及排出，加之土体中的水和土粒是不可压缩的，因而瞬时沉降是在没有体积变形的条件下发生的，是不可压缩的，因而瞬时沉

3、降是在没有体积变形的条件下发生的，它主要是由于土体的侧向变形引起的，是形状变形。如果饱和土体它主要是由于土体的侧向变形引起的，是形状变形。如果饱和土体处于无侧向变形条件下，则可以认为处于无侧向变形条件下，则可以认为SSii=0=0。在荷载作用下饱和土体中孔隙水的排出导致土体体积随时间逐渐缩在荷载作用下饱和土体中孔隙水的排出导致土体体积随时间逐渐缩小，有效应力逐渐增加，这一过程称为小，有效应力逐渐增加，这一过程称为主固结主固结，也就是通常所指的，也就是通常所指的固结。它占了总沉降的主要部分。固结。它占了总沉降的主要部分。土体在主固结沉降完成之后在有效应力不变的情况下还会随着时间土体在主固结沉降完

4、成之后在有效应力不变的情况下还会随着时间的增长进一步产生沉降，这就是的增长进一步产生沉降，这就是次固结沉降次固结沉降。第2页/共68页二、土的压缩性指标（一）室内固结试验与压缩曲线为了研究土的压缩特性，通常可在试验室内进行固结试验，从而测定土的压缩性指标。室内固结试验的主要装置为固结仪，如图所示。用这种仪器进行试验时，由于刚性护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，环所限，试样只能在竖向产生压缩，而不能产生侧向变形，故称为而不能产生侧向变形，故称为单向固单向固结试验或侧限固结试验结试验或侧限固结试验。第三章 土的压缩性和基础沉降计算第3页/共68页第三章 土的压缩性和

5、基础沉降计算土的压缩变形常用孔隙比土的压缩变形常用孔隙比ee的变化来表示。的变化来表示。根据固结试验的结果可建立压力根据固结试验的结果可建立压力pp与相应的稳与相应的稳定孔隙比的关系曲线，称为土的定孔隙比的关系曲线，称为土的压缩曲线压缩曲线。压缩曲线可以按两种方式绘制，一种是按普压缩曲线可以按两种方式绘制，一种是按普通直角坐标绘制的通直角坐标绘制的epep曲线；另一种是用半曲线；另一种是用半对数直角坐标绘制的对数直角坐标绘制的elgpelgp曲线。通过压缩曲曲线。通过压缩曲线确定压缩性质指标。线确定压缩性质指标。第4页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算单向压缩量公式 一、无侧向变形条件

6、下单向压缩量计算假设一、无侧向变形条件下单向压缩量计算假设目前工程中广泛采用的计算地基沉降的目前工程中广泛采用的计算地基沉降的分层总和法分层总和法是以无侧向变形条件是以无侧向变形条件下的压缩量公式为基础的，它的基本假定是：下的压缩量公式为基础的，它的基本假定是：（11）土的）土的压缩完全是由于孔隙体积减小压缩完全是由于孔隙体积减小导致骨架变形的结果，土粒本导致骨架变形的结果，土粒本身的压缩可忽略不计；身的压缩可忽略不计；（22）土体仅产生竖向压缩，而）土体仅产生竖向压缩，而无侧向变形无侧向变形；（33）土层均质且在）土层均质且在土层厚度范围内，压力是均匀分布土层厚度范围内，压力是均匀分布的。的

7、。第5页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算单向压缩量公式单向压缩量公式加加pp之前：之前：pp11,V,V11(1+e(1+e11)V)Vss加加 pp稳定之后：稳定之后：pp11+pp，VV22(1+e(1+e22)V)Vss，S=H-HS=H-H由由pp引起的单位体积土体的体积变化：引起的单位体积土体的体积变化：第6页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算单向压缩量公式单向压缩量公式无侧向变形条件下的土层压缩量计算公式为无侧向变形条件下的土层压缩量计算公式为第7页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（二）压缩系数（二）压缩系数压缩曲线压缩曲线反映了土受压后的压缩特性。反映

8、了土受压后的压缩特性。我们可以用单位压力增量所引起的孔隙比改变，即压缩曲线的割线的我们可以用单位压力增量所引起的孔隙比改变，即压缩曲线的割线的坡度来表征土的压缩性高低。坡度来表征土的压缩性高低。式中：式中：aavv称为压缩系数，即割线称为压缩系数，即割线MM11MM22的坡度，以的坡度，以kPakPa-1-1或或MPaMPa-1-1计。计。ee11，e e22为为pp11，pp22相对应的孔隙比。相对应的孔隙比。第8页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算压缩系数压缩系数aavv是表征土压缩性的重要指标之一。是表征土压缩性的重要指标之一。在工程中，习惯上采用在工程中，习惯上采用100100

9、kPakPa和和200200kPakPa范围的压缩系数来衡量土的范围的压缩系数来衡量土的压缩性高低。压缩性高低。我国的建筑地基基础设计规范按我国的建筑地基基础设计规范按aavv的大小，划分地基土的压缩性。的大小，划分地基土的压缩性。当当aavv0.1MPa0.1MPa-1-1时时 属低压缩性土属低压缩性土 当当0.1MPa 0.1MPa-1-1 aavv0.5MPa 0.5MPa-1-1时时 属中压缩性土属中压缩性土 当当aav v 0.5MPa 0.5MPa-1-1时时 属高压缩性土属高压缩性土第9页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（三（三）压缩指数与回弹再压缩曲线压缩指数与回弹再

10、压缩曲线 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pp用对数用对数 坐标，而纵轴坐标，而纵轴ee用普通坐标，由此得到的压缩曲线称为用普通坐标，由此得到的压缩曲线称为elgpelgp曲线曲线。在较高的压力范围内，在较高的压力范围内，elgpelgp曲线近似地为一直线，可用直线的坡度曲线近似地为一直线，可用直线的坡度 压缩指数压缩指数CCcc来表示土的压缩性高低，即来表示土的压缩性高低，即式中：式中：ee11，ee22分别为分别为pp11，pp22所对应的所对应的孔隙比。孔隙比。第10页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算虽然压

11、缩系数和压缩指数都是反映土的压缩性的指标，但两者有所不虽然压缩系数和压缩指数都是反映土的压缩性的指标，但两者有所不同。前者随所取的初始压力及压力增量的大小而异，而后者在较高的同。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。压力范围内是常数。为了研究土的卸载回弹和再压缩的特性，可以进行为了研究土的卸载回弹和再压缩的特性，可以进行卸荷和再加荷的固卸荷和再加荷的固结试验。结试验。第11页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（四）其它压缩性指标（四）其它压缩性指标除了除了压缩系数和压缩指数压缩系数和压缩指数之外，还常用到之外，还常用到体积压缩系数体积压缩系数mmss

12、、压缩模量压缩模量EEs s 和变形模量和变形模量等。等。体积压缩系数体积压缩系数mmss定义为土体在单位应力作用下单位体积的体积变化，其定义为土体在单位应力作用下单位体积的体积变化，其大小等于大小等于aav v/(1+e/(1+e11)，其中，其中，ee11为初始孔隙比。为初始孔隙比。压缩模量压缩模量EEss定义为土体在无侧向变形条件下，竖向应力与竖向应变之比，定义为土体在无侧向变形条件下，竖向应力与竖向应变之比，其大小等于其大小等于1/1/mmvv，即即EEss=z z/zz。E Ess的大小反映了土体在单向压缩条件下的大小反映了土体在单向压缩条件下对压缩变形的抵抗能力。对压缩变形的抵抗能

13、力。变形模量变形模量EE表示土体在表示土体在无侧限无侧限条件下应力与应变之比，相当于理想弹性体条件下应力与应变之比，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。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。EE的大小的大小反映了土体抵抗弹塑性变形的能力。反映了土体抵抗弹塑性变形的能力。第12页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（四）其它压缩性指标（四）其它压缩性指标广义虎克定律：广义虎克定律：泊松比：泊松比：0.30.40.30.4，饱和土在不排水条件下接近，饱和土在不排水条件下接近0.50.5变形模量与压缩模量之间的关系：变形模量与压缩模量之间的

14、关系：变形模量变形模量土的类型 土的类型 变形模量 变形模量(kPa)kPa)土的类型 土的类型 变形模量 变形模量(kPa)kPa)泥炭 泥炭 100 100 500 500松砂 松砂 10000 10000 20000 20000塑性粘土 塑性粘土 500 500 4000 4000密实砂 密实砂 50000 50000 80000 80000硬塑粘土 硬塑粘土 4000 4000 8000 8000密实砂砾石 密实砂砾石 100000 100000 200000 200000较硬粘土 较硬粘土 8000 8000 15000 15000第13页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（

15、五）应力历史对粘性土压缩性的影响（五）应力历史对粘性土压缩性的影响所谓所谓应力历史应力历史，就是土体在历史上曾经受到过的应力状态。，就是土体在历史上曾经受到过的应力状态。固结应力固结应力是指能够使土体产生固结或压缩的应力。就地基土而言，能够是指能够使土体产生固结或压缩的应力。就地基土而言，能够使土体产生固结或压缩的应力主要有两种：其一是土的自重应力；其二使土体产生固结或压缩的应力主要有两种：其一是土的自重应力；其二是外荷在地基内部引起的附加应力。是外荷在地基内部引起的附加应力。我们把土在历史上曾受到过的最大有效应力称为我们把土在历史上曾受到过的最大有效应力称为前期固结应力前期固结应力，以，以p

16、pcc表表示；而把前期固结应力与现有有效应力示；而把前期固结应力与现有有效应力ppoo之比定义为之比定义为超固结比超固结比，以，以OCROCR表示，即表示，即OCR=pOCR=pcc/p/poo。对于天然土，当对于天然土，当OCROCR11时，该土是超固结土；时，该土是超固结土；当当OCR=1OCR=1时，则为时，则为正常固结土正常固结土。如果土在自重应力。如果土在自重应力ppoo作用下尚未完全固作用下尚未完全固结，则其现有有效应力结，则其现有有效应力ppoo小于现有固结应力小于现有固结应力ppoo，即即ppoo ppoo，这种土称为这种土称为欠固结土欠固结土。第14页/共68页第三章 土的压

17、缩性和基础沉降计算第15页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算前期固结应力的确定前期固结应力的确定（11）在室内压缩曲线）在室内压缩曲线elgpelgp曲线上，找出曲率最大的曲线上，找出曲率最大的AA点，过点，过AA点作水点作水平线平线A1A1，切线切线A2A2以及它们的角平分线以及它们的角平分线A3A3；（22）将压缩曲线下部的直线段向上延伸交将压缩曲线下部的直线段向上延伸交A3A3于于BB点，则点，则BB点的横坐标即点的横坐标即为所求的前期固结应力。为所求的前期固结应力。第16页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算单向压缩量公式 一、无侧向变形条件下单向压缩量计算假设一、无侧向

18、变形条件下单向压缩量计算假设目前工程中广泛采用的计算地基沉降的目前工程中广泛采用的计算地基沉降的分层总和法分层总和法是以无侧向变形条件是以无侧向变形条件下的压缩量公式为基础的，它的基本假定是：下的压缩量公式为基础的，它的基本假定是：（11）土的）土的压缩完全是由于孔隙体积减小压缩完全是由于孔隙体积减小导致骨架变形的结果，土粒本导致骨架变形的结果，土粒本身的压缩可忽略不计；身的压缩可忽略不计；（22）土体仅产生竖向压缩，而）土体仅产生竖向压缩，而无侧向变形无侧向变形；（33）土层均质且在）土层均质且在土层厚度范围内，压力是均匀分布土层厚度范围内，压力是均匀分布的。的。第17页/共68页第三章 土

19、的压缩性和基础沉降计算单向压缩量公式单向压缩量公式加加pp之前：之前：pp11,V,V11(1+e(1+e11)V)Vss加加 pp稳定之后：稳定之后：pp11+pp，VV22(1+e(1+e22)V)Vss，S=H-HS=H-H由由pp引起的单位体积土体的体积变化：引起的单位体积土体的体积变化：第18页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算二、单向压缩量公式二、单向压缩量公式根据根据aavv，mmvv和和EEss的定义，上式又可表示为的定义，上式又可表示为无侧向变形条件下的土层压缩量计算公式为无侧向变形条件下的土层压缩量计算公式为第19页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算地基沉降

20、计算的ep曲线法 一、分层总和法简介一、分层总和法简介工程上计算地基的沉降时，在地基工程上计算地基的沉降时，在地基可能产生压缩的土层深度内可能产生压缩的土层深度内，按土，按土的特性和应力状态的变化将地基分的特性和应力状态的变化将地基分为若干（为若干（nn）层，假定每一分层土质层，假定每一分层土质均匀且应力沿厚度均匀分布，然后均匀且应力沿厚度均匀分布，然后对每一分层分别计算其压缩量对每一分层分别计算其压缩量SSii，最后将各分层的压缩量总和起来，最后将各分层的压缩量总和起来，即得地基表面的最终沉降量即得地基表面的最终沉降量SS，这这种方法称为种方法称为分层总和法分层总和法。第20页/共68页第三

21、章 土的压缩性和基础沉降计算地基沉降计算的ep曲线法 一、分层总和法简介一、分层总和法简介实际计算地基土的压缩量时，只须实际计算地基土的压缩量时，只须考虑某一深度范围内内土层的压缩考虑某一深度范围内内土层的压缩量，这一深度范围内的土层就称为量，这一深度范围内的土层就称为“压缩层压缩层”。对于一般粘性土，当。对于一般粘性土，当地基某深度的附加应力地基某深度的附加应力zz 与自重应与自重应力力ss之比等于之比等于0.20.2时，该深度范围内时，该深度范围内的土层即为压缩层；对于软粘土，的土层即为压缩层；对于软粘土，则以则以zz/s=0.1/s=0.1为标准确定压缩层为标准确定压缩层的厚度。的厚度。

22、第21页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算分层总和法的分层总和法的基本思路基本思路是：将压缩层范围内地基分层，计算每一分层的是：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。压缩量，然后累加得总沉降量。分层总和法有两种基本方法：分层总和法有两种基本方法：epep曲线法和曲线法和eelgplgp曲线法。曲线法。第22页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算二、用二、用eepp曲线法计算地基的最终沉降量曲线法计算地基的最终沉降量（11）首先根据建筑物基础的形状，结合地基中土层性状，选择沉降计算）首先根据建筑物基础的形状，结合地基中土层性状，选择沉降计算点的位置；再按

23、作用在基础上荷载的性质（中心、偏心或倾斜等情况），点的位置；再按作用在基础上荷载的性质（中心、偏心或倾斜等情况），求出求出基底压力基底压力的大小和分布。的大小和分布。（22）将地基）将地基分层分层。2424m,=0.4b,m,=0.4b,土层交土层交界面，地下水位应为分层面界面，地下水位应为分层面（33）计算地基中的）计算地基中的自重应力自重应力分布。分布。从地面从地面（44）计算地基中竖向）计算地基中竖向附加应力附加应力分布。分布。（55）按）按算术平均算术平均求各分层平均自重应力和求各分层平均自重应力和平均附加应力。平均附加应力。(注意：也可以直接计算各注意：也可以直接计算各土层中点处的自

24、重应力及附加应力土层中点处的自重应力及附加应力)第23页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算二、用二、用eepp曲线法计算地基的最终沉降量曲线法计算地基的最终沉降量（66）求出第）求出第ii分层的压缩量。分层的压缩量。ppee（注意：注意：不同土层要用不同曲线不同土层要用不同曲线），代公式：），代公式：（77）最后将每一分层的压缩量）最后将每一分层的压缩量累加累加，即得，即得地基的总沉降量为：地基的总沉降量为：S=S=S Si i 第24页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算【例题例题3311】有一矩形基础放置在】有一矩形基础放置在均质粘土层均质粘土层上，如图上，如图441212（

25、aa）所所示。基础长度示。基础长度L=10mL=10m，宽度宽度B=5mB=5m，埋置深度埋置深度D=1.5mD=1.5m，其上作用着中心其上作用着中心荷载荷载P=10000kNP=10000kN。地基土的天然湿重度为地基土的天然湿重度为2020kN/mkN/m33，土的压缩曲线如图土的压缩曲线如图（bb）所示。若地下水位距基底所示。若地下水位距基底2.52.5mm，试求基础中心点的沉降量。试求基础中心点的沉降量。第25页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算【解】（解】（11）由）由L/B=10/5=210L/B=10/5=210可知，属于空间问题，且为中心荷载，所可知，属于空间问题，且

26、为中心荷载，所以基底压力为以基底压力为 p=P/(LB)=1000/(105)p=P/(LB)=1000/(105)200kPa200kPa基底净压力为基底净压力为 ppnn=p-D=200-20 1.5=p-D=200-20 1.5170kPa170kPa（22）因为是均质土，且地下水位在基底以下因为是均质土，且地下水位在基底以下2.52.5mm处，取分层厚度处，取分层厚度HHii=2.5m=2.5m。（33）求各分层面的自重应力（注意：从地面算起）并绘分布曲线见图求各分层面的自重应力（注意：从地面算起）并绘分布曲线见图441212（aa）s0s0=D=20 1.5=30kPa=D=20 1

27、.5=30kPa s1s1=s0s0+H+H11=30+20 2.5=80kPa=30+20 2.5=80kPa第26页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算s2s2=s1s1+H+H22=80+(21-9.8)2.5=108kPa=80+(21-9.8)2.5=108kPas3s3=s2s2+H+H33=108+(21-9.8)2.5=136kPa=108+(21-9.8)2.5=136kPas4s4=s3s3+H+H44=136+(21-9.8)2.5=164kPa=136+(21-9.8)2.5=164kPas5s5=s4s4+H+H55=164+(21-9.8)2.5=192kPa

28、=164+(21-9.8)2.5=192kPa（44）求各分层面的竖向附加应力并绘分布曲线见图求各分层面的竖向附加应力并绘分布曲线见图4412(12(a)a)。该基该基础为矩形，属空间问题，故应用础为矩形，属空间问题，故应用“角点法角点法”求解。为此，通过中心求解。为此，通过中心点将基底划分为四块相等的计算面积，每块的长度点将基底划分为四块相等的计算面积，每块的长度LL11=5m=5m，宽度宽度BB11=2.5m=2.5m。中心点正好在四块计算面积的公共角点上，该点下任意中心点正好在四块计算面积的公共角点上，该点下任意深度深度zzii处的附加应力为任一分块在该点引起的附加应力的处的附加应力为任

29、一分块在该点引起的附加应力的44倍，计算倍，计算结果如下表所示。结果如下表所示。第27页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（55）确定压缩层厚度。从计算结果可知，在第）确定压缩层厚度。从计算结果可知，在第44点处有点处有z4z4/s4s40.1950.20.1950.2，所以，取压缩层厚度为所以，取压缩层厚度为1010mm。（66）计算各分层的平均自重应力和平均附加应力。计算各分层的平均自重应力和平均附加应力。各分层的平均自重应力和平均附加应力计算结果见下表。各分层的平均自重应力和平均附加应力计算结果见下表。（77）由图由图4412(12(b)b)根据根据pp1i1i=sisi和和pp

30、2i2i=sisi+zizi分别查取初始孔隙比和压缩分别查取初始孔隙比和压缩稳定后的孔隙比，结果列于下表。稳定后的孔隙比，结果列于下表。第28页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（88）计算地基的沉降量。分别用式（计算地基的沉降量。分别用式（441313）计算各分层的沉降量，然）计算各分层的沉降量，然后累加即得后累加即得第29页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算地基沉降计算的elgp曲线法 一、概述一、概述粘土的应力历史不同，压缩性不同；粘土的应力历史不同，压缩性不同；一般情况下，一般情况下，室内的压缩曲线室内的压缩曲线已经不能代表地基中现场压缩曲线，它的已经不能代表地基中现场

31、压缩曲线，它的起始段起始段实际上已是一条再压缩曲线实际上已是一条再压缩曲线。因此，必须对室内单向固结试验得。因此，必须对室内单向固结试验得到的压缩曲线进行修正，以得到符合原位土体压缩性的现场压缩曲线，到的压缩曲线进行修正，以得到符合原位土体压缩性的现场压缩曲线，由此计算得到的地基沉降才会更符合实际。由此计算得到的地基沉降才会更符合实际。利用室内利用室内eelgplgp曲线可以推曲线可以推出现场压缩曲线，同时能考虑应力历史的影响，从而可进行更为准确的出现场压缩曲线，同时能考虑应力历史的影响，从而可进行更为准确的沉降计算。沉降计算。第30页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算二、现场压缩曲线

32、的推求二、现场压缩曲线的推求要考虑三种不同应力历史对土层压缩性的影响，必须先解决下列两个要考虑三种不同应力历史对土层压缩性的影响，必须先解决下列两个问题问题：其一是要确定该土层的前期固结应力和现有有效固结应力，借以判别其一是要确定该土层的前期固结应力和现有有效固结应力，借以判别该土层是属于正常固结、欠固结还是超固结；该土层是属于正常固结、欠固结还是超固结；其二是推求得到能够反映土体的真实压缩特性的现场压缩曲线。这两其二是推求得到能够反映土体的真实压缩特性的现场压缩曲线。这两个问题都可以借助室内压缩个问题都可以借助室内压缩eelgplgp曲线来解决。曲线来解决。（一）室内压缩曲线的特征（一）室内

33、压缩曲线的特征（11）室内压缩曲线开始时比较平缓，随着压力的增大明显地向下弯曲，）室内压缩曲线开始时比较平缓，随着压力的增大明显地向下弯曲，当压力接近前期固结时，出现曲率最大点，曲线急剧变陡，继而近乎当压力接近前期固结时，出现曲率最大点，曲线急剧变陡，继而近乎直线向下延伸；直线向下延伸；第31页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（22）不管试样的扰动程度如何，当压力较大时，它们的压缩曲线都近）不管试样的扰动程度如何，当压力较大时，它们的压缩曲线都近乎直线，且大致交于乎直线，且大致交于CC点，而点，而CC点的纵坐标约为点的纵坐标约为0.420.42eeoo，eeoo为试样的初为试样的初始

34、孔隙比；始孔隙比；（33）扰动愈剧烈，压缩曲线愈低，曲率愈小；）扰动愈剧烈，压缩曲线愈低，曲率愈小；（44）卸荷点在再压缩曲线曲率最大的点右下侧。）卸荷点在再压缩曲线曲率最大的点右下侧。第32页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（二）前期固结应力的确定（二）前期固结应力的确定（11）在室内压缩曲线）在室内压缩曲线elgpelgp曲线上，找出曲率最大的曲线上，找出曲率最大的AA点，过点，过AA点作水点作水平线平线A1A1，切线切线A2A2以及它们的角平分线以及它们的角平分线A3A3；（22）将压缩曲线下部的直线段向上延伸交将压缩曲线下部的直线段向上延伸交A3A3于于BB点，则点，则BB点

35、的横坐标即点的横坐标即为所求的前期固结应力。为所求的前期固结应力。第33页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（三）现场压缩曲线的推求（三）现场压缩曲线的推求试样的前期固结应力确定之后，就可以将它与试样原位现有固结应试样的前期固结应力确定之后，就可以将它与试样原位现有固结应力比较，从而判定该土是正常固结的、超固结的还是欠固结的。然力比较，从而判定该土是正常固结的、超固结的还是欠固结的。然后，依据室内压缩曲线的特征，即可推求出现场压缩曲线。后，依据室内压缩曲线的特征，即可推求出现场压缩曲线。注意：在注意：在ee坐标轴上，室内曲线与其交点不等于坐标轴上，室内曲线与其交点不等于ee00（11）

36、ppccpp0 0 正常固结正常固结ee00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CCDCDC即现场压缩曲线；即现场压缩曲线；第34页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（三）现场压缩曲线的推求（三）现场压缩曲线的推求（22）ppccpp0 0 超固结超固结11、定定ppcc位置线和位置线和CC点点;22、由、由pp00 和和ee00 定定D;D;33、作作DDDD44、连连DCDC（33）pp00=ppccpp0 0 欠固结欠固结现场压缩曲线的推求与正常现场压缩曲线的推求与正常固结土相同固结土相同p0第35页/共68页第三章 土的压

37、缩性和基础沉降计算三、三、eelgplgp曲线法计算地基最终沉降曲线法计算地基最终沉降（11）选择沉降计算断面和计算点，确定基底压力；）选择沉降计算断面和计算点，确定基底压力；（22）将地基分层；）将地基分层；（33）计算地基中各分层面的自重应力及土层平均自重应力；）计算地基中各分层面的自重应力及土层平均自重应力；（44）计算地基中各分层面的竖向附加应力及土层平均附加应力；）计算地基中各分层面的竖向附加应力及土层平均附加应力；（55）用卡萨格兰德的方法，根据室内压缩曲线确定前期固结应力；用卡萨格兰德的方法，根据室内压缩曲线确定前期固结应力；判定土层是属于正常固结土、超固结土或判定土层是属于正常

38、固结土、超固结土或欠固结土；推求现场压缩曲线；欠固结土；推求现场压缩曲线；（66）对正常固结土、超固结土和欠固结土）对正常固结土、超固结土和欠固结土分别用不同的方法求各分层的压缩量，然后，分别用不同的方法求各分层的压缩量，然后，将各分层的压缩量累加得总沉降量，即将各分层的压缩量累加得总沉降量，即S=S=S Si i。第36页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（一）正常固结土的沉降计算（一）正常固结土的沉降计算设图设图441919为某地基第为某地基第ii分层由室内压缩分层由室内压缩试验曲线推得的现场压缩曲线。当第试验曲线推得的现场压缩曲线。当第ii分分层在层在平均应力增量（即平均附加应力

39、）平均应力增量（即平均附加应力）ppii作用下作用下达达到完全固结时，其孔隙比到完全固结时，其孔隙比的改变量应为的改变量应为第37页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算将上式代入式（将上式代入式（441313）中，即可得到第）中，即可得到第ii分层的压缩量为分层的压缩量为式中：式中：eeoioi第第ii分层的初始孔隙比；分层的初始孔隙比；p poi oi 第第ii分层的平均自重应力；分层的平均自重应力；H Hi i 第第ii分层的厚度；分层的厚度；C Cci ci 第第ii分层的现场压缩指数。分层的现场压缩指数。第38页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（二）超固结土的沉降计算（

40、二）超固结土的沉降计算对超固结土地基，其沉降的计算应针对不同大小分层的应力增量对超固结土地基，其沉降的计算应针对不同大小分层的应力增量ppii区区分为两种情况：第一种情况是各分层的应力增量分为两种情况：第一种情况是各分层的应力增量ppii大于（大于（ppcici-p-p00），），第第二种情况是二种情况是ppii小于（小于（ppcici-p-p00）。）。第39页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算对于第一种情况，即对于第一种情况，即ppii（ppcici-p-p00），第第ii分层的土层在分层的土层在ppii作用下，孔作用下，孔隙比将先沿着现场再压缩曲线隙比将先沿着现场再压缩曲线DDD

41、D减小了减小了eei i，再沿着现场压缩曲线再沿着现场压缩曲线DCDC减小减小eei i，如图，如图4420(20(a)a)所示，其中所示，其中孔隙比的总改变量为孔隙比的总改变量为将上式代入到式（将上式代入到式（441313），即可得到第），即可得到第ii分层的压缩量分层的压缩量式中：式中：CCsi si 第第ii分层分层的现场再压缩指数；的现场再压缩指数；p pci ci 第第ii分层分层的前期固结应力。的前期固结应力。第40页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算对第二种情况，即对第二种情况，即ppii（ppcici-p-p00），第第ii分层的土层在分层的土层在ppii作用下，孔隙比

42、作用下，孔隙比的改变将只沿着现场再压缩曲线的改变将只沿着现场再压缩曲线DDDD减小，如图减小，如图4420(20(b)b)所示，其改变所示，其改变量为量为则根据式（则根据式（441212），第），第ii分层的压缩量为分层的压缩量为第41页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算（三）欠固结土的沉降计算（三）欠固结土的沉降计算 欠固结土的沉降不仅仅包括地基受附加应欠固结土的沉降不仅仅包括地基受附加应力所引起沉降，而且还包括地基土在自重作力所引起沉降，而且还包括地基土在自重作用下尚未固结的那部分沉降。图用下尚未固结的那部分沉降。图442121为欠为欠固结土第固结土第ii分层的现场压缩曲线，分层的

43、现场压缩曲线，由土的自重由土的自重应力继续固结引起的孔隙比改变应力继续固结引起的孔隙比改变eei i 和新增和新增固结应力固结应力ppii（即附加应力）所引起的孔比（即附加应力）所引起的孔比改变改变eei i 之和之和为为将上式代入式（将上式代入式（441313），即可得第），即可得第ii分层的压缩量为分层的压缩量为第42页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算【例题【例题3333】有一仓库面积为】有一仓库面积为12.512.512.512.5mm，堆荷为堆荷为100100kPakPa，地基剖面地基剖面见图见图442222（aa）。）。从粘土层中心部位取样做室内压缩试验得到压缩曲线从粘土层

44、中心部位取样做室内压缩试验得到压缩曲线如图如图442222（bb）所示。土样的初始孔隙比所示。土样的初始孔隙比ee00=0.67=0.67。试求仓库中心处的沉试求仓库中心处的沉降量（砂土压缩量不计）。降量（砂土压缩量不计）。第43页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算【解】（【解】（11）确定沉降计算点及基底压力：沉降计算点为基础中心点，）确定沉降计算点及基底压力：沉降计算点为基础中心点，基底压力为基底压力为p=100kPap=100kPa。（22）地基分层：砂土层及粘土层下的基岩的沉降量不计，故只需将粘地基分层：砂土层及粘土层下的基岩的沉降量不计，故只需将粘土分层。取土分层。取HHii

45、=0.4b=0.412.5=5m=0.4b=0.412.5=5m。（33）计算自重应力并绘分布曲线。粘土层顶面的自重应力为计算自重应力并绘分布曲线。粘土层顶面的自重应力为 s1s1=2=219+39=6519+39=65kPakPa粘土层中心处的自重应力为粘土层中心处的自重应力为 s2s2=s1 s1+10+105=1155=115kPakPa粘土层底面的自重应力为粘土层底面的自重应力为 s3s3=s2 s2+10+105=1655=165kPakPa第44页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算则两粘土层的平均自重应力分别为则两粘土层的平均自重应力分别为9090，140140kPakPa

46、。自重应力分布如图自重应力分布如图442222（aa）所示。所示。（44）求地基中的附加应力并绘分布曲线。该基础属空间问题，根据）求地基中的附加应力并绘分布曲线。该基础属空间问题，根据第二章表第二章表2222及式（及式（222525），可求得粘土层中各分层的附加应力），可求得粘土层中各分层的附加应力zizi，并标在图并标在图442222（aa）上。由此得上。由此得pp11=67kPa=67kPa，p p22=44kPa=44kPa（55）确定前期固结应力，推求现场压缩曲线。确定前期固结应力，推求现场压缩曲线。画出室内压缩曲线如图画出室内压缩曲线如图442222（bb）所示，用卡萨格兰德的方法得

47、到粘所示，用卡萨格兰德的方法得到粘土层的前期固结压力土层的前期固结压力ppcc=115kPa=115kPa。步骤（步骤（33）中已求得粘土层中心处的）中已求得粘土层中心处的自重应力自重应力pp00=115kPa=115kPa。可见可见ppcc=p=p00，所以该粘土层为正常固结土。所以该粘土层为正常固结土。第45页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算由由ee00与前期固结应力得交点与前期固结应力得交点DD，DD点即为现场压缩曲线的起点；再由点即为现场压缩曲线的起点；再由0.420.42ee00（=0.28=0.28）在室内压缩曲线上得交点在室内压缩曲线上得交点CC，作作DD点和点和CC点

48、的连线，点的连线，即为要求的现场压缩曲线，如图即为要求的现场压缩曲线，如图4422(22(b)b)所示。从压缩曲线上可读得所示。从压缩曲线上可读得CC点的横坐标为点的横坐标为630 630 kPakPa，所以现场压缩指数为所以现场压缩指数为 CCcc=(0.67-0.28)/lg(630/115)=0.53=(0.67-0.28)/lg(630/115)=0.53（66）计算沉降量。计算沉降量。粘土层各分层的沉降量可用式（粘土层各分层的沉降量可用式（442121）求得。一般说来，对不同分）求得。一般说来，对不同分层，如果土质相同，则取层，如果土质相同，则取CCcici相等；如果土质不同，则应对

49、各分层分别相等；如果土质不同，则应对各分层分别求出其压缩指数。至于求出其压缩指数。至于eeoioi，不同土质，各分层的不同土质，各分层的eeoo当然不同。但对于当然不同。但对于相同土质的各分层，如果土质较厚，也应考虑初始孔隙比相同土质的各分层，如果土质较厚，也应考虑初始孔隙比eeoo随深度的随深度的变化。如本例题中，变化。如本例题中，第46页/共68页第三章 土的压缩性和基础沉降计算试样是从粘土层中心取出并测得其试样是从粘土层中心取出并测得其eeoo=0.67=0.67，因而第因而第11分层的分层的eeoo应大于应大于0.670.67，第二分层的，第二分层的eeoo应小于应小于0.670.67

50、。第。第11，22分层的初始孔隙比可用下式分层的初始孔隙比可用下式求得求得式中，式中，eeoo和和ppoo为已知点的初始孔隙比和自重应力，为已知点的初始孔隙比和自重应力，eeoioi和和ppoioi为某分层为某分层（中心点）的初始孔隙比和自重应力。用此式可求得粘土层中第（中心点）的初始孔隙比和自重应力。用此式可求得粘土层中第11，22分层的初始孔隙比分别为：分层的初始孔隙比分别为：e e0101=0.67-0.53lg(90/115)=0.726=0.67-0.53lg(90/115)=0.726，e e0202=0.67-0.53lg(140/115)=0.625=0.67-0.53lg(1