第一節(jié)土的壓縮性

第一節(jié)土的壓縮性第一頁，共十四頁，2022年，8月28日二、土的壓縮試驗與壓縮定律（一）壓縮試驗室內壓縮試驗是取原狀土樣放入壓縮儀內進行試驗，壓縮儀的構造如圖4-1所示。由于土樣受到環(huán)刀和護環(huán)等剛性護壁的約束，在壓縮過程中只能發(fā)生垂向壓縮，不可能發(fā)生側向膨脹，所以又叫側限壓縮試驗（圖4-2）。

第二頁，共十四頁，2022年，8月28日1.室內壓縮試驗各級壓力pi作用下孔隙比ei的求解試驗時是通過加荷裝置和加壓板將壓力均勻地施加到土樣上（如圖4-2）。荷載逐級加上，每加一級荷載，要等土樣壓縮相對穩(wěn)定后，才施加下一級荷載。

土樣的壓縮量可通過位移傳感器測量。根據(jù)每一級壓力下的穩(wěn)定變形量，計算出與各級壓力下相應的穩(wěn)定孔隙比。第三頁，共十四頁，2022年，8月28日若試驗前試樣的橫截面積為A，土樣的原始高度為h0，原始孔隙比為e0，當加壓p1后，土樣的壓縮量為Δh1，土樣高度由h0減至h1=h0-Δh1，相應的孔隙比由e0減至e1，如圖4-2所示。由于土樣壓縮時不可能發(fā)生側向膨脹，故壓縮前后土樣的橫截面積不變。壓縮過程中土粒體積也是不變的，因此:加壓前土粒體積等于加壓后土粒體積，即：整理得:則：(4-1)式中e0與h0值已知，Δh1可由位移傳感器測得。第四頁，共十四頁，2022年，8月28日第五頁，共十四頁，2022年，8月28日2.繪制壓縮曲線求得各級壓力下的孔隙比后（一般為3-5級荷載），以縱坐標表示孔隙比，以橫坐標表示壓力，便可根據(jù)壓縮試驗成果繪制孔隙比與壓力的關系曲線，稱壓縮曲線，如圖4-3所示。第六頁，共十四頁，2022年，8月28日（二）壓縮定律1、壓縮系數(shù)在壓縮曲線（圖4-3）上，當壓力的變化范圍不大時，可將壓縮曲線上相應一小段M1M2近似地用直線來代替。若M1點的壓力為p1相應孔隙比為e1；M2點的壓力為p2相應孔隙比為e2；則M1M2段的斜率可用下式表示，即：這個公式是土的力學性質的基本定律之一，稱壓縮定律。它表明：在壓力變化范圍不大時，孔隙比的變化值(減小值)與壓力的變化值（增加值）成正比。其比例系數(shù)稱為壓縮系數(shù)，用符號a表示，單位為MPa-1。壓縮系數(shù)值越大，土的壓縮性就越高。第七頁，共十四頁，2022年，8月28日從圖4-3中可以看出，壓縮系數(shù)隨所取壓力變化范圍的不同而改變。在《建筑地基基礎設計規(guī)范》中規(guī)定,以p1=0.1MPa，p2=0.2MPa時相應的壓縮系數(shù)a1-2作為判斷土的壓縮性的標準。低壓縮性土：a1-2<0.1MPa-1

中等壓縮性土：0.1MPa-1≤a1-2<0.5MPa-1

高壓縮性土：a1-2≥0.5MPa-12、壓縮指數(shù)當采用半對數(shù)的直角坐標來繪制室內側限壓縮試驗e-p關系時，就得到了e-lgp曲線（見圖4-4）。

第八頁，共十四頁，2022年，8月28日

壓縮指數(shù)Cc越大，土的壓縮性越大。一般而言：低壓縮性土Cc<0.2，高壓縮性土Cc>0.4。粘性土的Cc值一般在0.1-1.0之間。在e-lgp曲線中可以看到，當壓力較大時，e-lgp曲線接近直線，其斜率稱為壓縮指數(shù)Cc（無因次）：第九頁，共十四頁，2022年，8月28日3、壓縮模量

壓縮模量Es——指土在側限條件下受壓時壓應力σz與相應的應變εz之間的比值(單位為MPa或kPa)，即：因為:

故壓縮模量Es與壓縮系數(shù)a之關系為：

式中：a為壓力從p1增加至p2時的壓縮系數(shù)；e1為壓力p1時對應的孔隙比。第十頁，共十四頁，2022年，8月28日三、土的變形模量

土的變形模量：是指土在無側限壓縮條件下，壓應力與相應的壓縮應變的比值，單位也是MPa，它是通過現(xiàn)場載荷試驗求得的壓縮性指標，能較真實地反映天然土層的變形特性。變形模量的確定方法：

p1p2p2p1第十一頁，共十四頁，2022年，8月28日現(xiàn)場載荷試驗得到的各級荷載與相應的穩(wěn)定沉降量可繪制成載荷試驗p－s曲線，如圖4-5。設地基土壓密階段為彈性變形體，由p－s曲線，可求地基的變形模量E0：式中：s1——相應于比例界限p1的承壓板的下沉量；b——承壓板的寬度或直徑；μ——土的泊松比，砂土可取0.2～0.25，粘性土可取0.25～0.45；ω——與承壓板有關的系數(shù)，對剛性載荷板取ω=0.88(方形板)；ω=0.79（圓形板）。第十二頁，共十四頁，2022年，8月28日公式推導：地基的變形模量是借用彈性理論計算沉降的公式，應用荷載試驗結果P——S曲線進行反算得來的。根據(jù)彈性理論，當集中力F作用在半無限直線變形體表面引起地表上任意點的沉降為：rMFpxzM上式通過積分，即可得到：第十三頁，共十四頁，2022年，8月28日變形模量與壓縮模量的關系：

壓縮模量——指土在側限壓縮條件下豎向附加壓應力與應變