土力学-地基的沉降计算

土力学课件

第四章 土的压缩性及地基 沉降计算

土力学课件

一、土的压缩性 compressibility在压力作用下土的体积减小。 压缩性的原因 土颗粒的压缩 ≈0 孔隙水的压缩 ≈0 孔隙的减小

压缩性

土力学课件

一、土的压缩性 compressibility1.为什么要研究土的压缩性 地基沉降(竖向位移)

墨西哥城下的土层为：表层为人工 填土与砂夹卵石硬壳层，厚度5m,其 下为火山灰形成的超高压缩性淤泥，

天然孔隙比高达7~12,含水率150~

2m

600%,层厚达数十米。该艺术宫沉降

4m

量高达4m,并造成邻近的公路下沉2m。

Palacio de las Bellas Artes,Mexico City

墨西哥城艺术宫的下沉

土力学课件

建筑物的不均匀沉降，墨西哥城

土力学课件

2 土的弹性变形性质广义Hooke定律

弹性半无限地基

x y z

1 E 1 E 1 E

[ [

x

( (

y

z )] z )] y )]

xy xz yz

xyG

y

x

xzG

[ z (

x

yz

G

土力学课件

弹性变无限地基承受均匀满布荷载 x y z 1 E 1 E 1 E [ [ ( ( z )] z )] y )] y

z

x

y

y

x

x

[ z (

x

x y 0 1 2 2

x

y

z

K 0

静止侧压力系数 K 0z

1 2 2

z

z

(1

E

1

)

z

Es

土的压缩模量 E (1

1

)Es

土力学课件

压缩模量Es 完全侧限时，土的应力与应变之比。 z z

(1

2

2

E

1 2

)

z

Es

压缩模量

E (1

2

Es

s1

E

变形模量

1

)Es

p

s2

p

x y z

1 E 1 E 1 E

[ [

x

( (

y

z )] z )] y )]

y

x

[ z (

x

土力学课件

3. 压缩试验及压缩曲线 压缩仪 oedometer 构造加压活塞刚性护环

荷 载 透水石环刀

土 样

透水石

底座

土力学课件

p0s

p1e1

e0h0

1 e0hs

h1

1 e1hs

1

1

hs

h0 1 e0

h1 1 e1

h0 s 1 e1

e

e1 e 0

s h0

(1 e 0 )

或s

e 0 e1 1 e0

h 0 压缩量计算公式

p

土力学课件

3. 压缩指标 压缩系数 coefficient of compressibilityav e0 e 1 p1 p 0 e1 e 0 p1 p 0

e

e0e1 p0

e p

de dp

p0 100 kP a

p1 2 0 0 k P a

p1

p

标准压缩系数a1-20.1 低压缩性 中压缩性 0.5 高压缩性a1 2 / M P a 1

土力学课件

体积压缩系数coefficient of volume compressibility

mv 压缩模量

av 1 + e0

modulus of compressibility

Es

1 e0 av

土力学课件

证 明

Es

1 e0 ave 0 e1 1 e0 av p 1 e0

S

e 0 e1 1 e0 1 e0 av

h0

z

p

z

Es

1 mv

av

e0 e 1 p1 p 0

土力学课件

e

e0e1 p0

p1

p

压缩系数、体积压缩系数、压缩模量、变形模量是否为

常数？ 材料名称 变形模量(MPa) C20砼 26000 较硬粘土 8~15 密实砂 50~80 密实砾、石 100~200

土力学课件

4. 应力历史对粘性土压缩性的影响e土样从地 层中取出

e1Cc

Cs

1

现场压缩 曲线

p

pc

lg p

pc

前期固结压力

Cc

压缩指数compression index

Cs

膨胀指数swelling index

preconsolidation pressure

土力学课件

e过去地表

当前地表过去地表

hp0 h

p0

pc

p0

lg p

pc p0

正常固结土 normally consolidated clayp0

pc p0 pc p0

欠固结土 under consolidated clay 超固结土over consolidated clayOCR pc p0

超固结比 over consolidation ration

土力学课件

5. 前期固结压力的确定及现场压缩曲线的推求

ee0室内压缩曲线 /2 /2

正常固结

Casagrande 1936

现场压缩曲线

Cc

0 .4 2 e 0土样不受扰动影响

lg p

pc