压缩试验与压缩性指标

《压缩试验与压缩性指标》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、土力学——第四章主讲：叶朝良土木工程学院土工实验室2021/8/54.1概述4.2土的压缩特性5.3应力历史与土压缩性的关系4.1概述1.压缩性的概念天然土是三相体，在压力作用下，土骨架将发生变形、土中孔隙将减少、土的体积将缩小，土的这一特性称为土的压缩性。2.压缩与固结土体压缩随时间发展的这一现象或过程称为固结。因此，土的压缩和固结是密不可分的，压缩是土固结行为的外在表现，而固结是土压缩的内在本质。如果说外荷载（附加应力）是引起地基变形的外因，那么土具有压缩性就是地基变形的根本内因。因此，研究土的压缩性是合理计算地

2、基变形的前提，也是土力学中重要的研究课题之一。4.2土的压缩特性土体的压缩从宏观上看应是土颗粒、水、气三相压缩量以及从土体中排出的水、气量的总和。不过，试验研究表明，在一般压力（100~600kPa）作用下，土颗粒和水的压缩占土体总压缩量的比例很小以致完全可以忽略不计。故可认为土的压缩是土中孔隙体积的减少。对非饱和土：土的压缩就是土中部分孔隙气的压缩以及部分孔隙水和气的排出。对于饱和土：土的压缩就是土中部分孔隙水的排出。4.2土的压缩特性从微观上看，土体受压力作用后，土颗粒在压缩过程中不断调整位置，重新排列压紧，直至

3、达到新的平衡和稳定状态。土的压缩性指标有：压缩系数a或av、压缩指数Cc、压缩模量Es和变形模量E0。土压缩性指标可通过室内和现场试验来测定。试验条件与地基土的应力历史和实际受荷状态越接近，测得的指标就越可靠。一般用室内压缩试验测定土的压缩性指标。这种试验简便经济实用。4.2.1土的压缩试验和压缩曲线室内压缩试验是在图5-1所示的常规单向压缩仪上进行的。图5-1常规单向压缩仪及压缩试验示意图试验时，用金属环刀取高为20mm、直径为50mm（或30mm）的土样，并置于压缩仪的刚性护环内。土样的上下面均放有透水石。在上透

4、水石顶面装有金属圆形加压板，供施荷。压力按规定逐级施加，后一级压力通常为前一级压力的两倍。常用压力为：50，100，200，400和800kPa。施加下一级压力，需待土样在本级压力下压缩基本稳定（约为24小时），并测得其稳定压缩变形量后才能进行。（先进的实验设备可实现连续加荷。）压缩曲线是压缩试验的主要成果，表示的是各级压力作用下土样压缩稳定时的孔隙比与相应压力的关系。绘制压缩曲线，须先求得对应于各级压力的孔隙比。4.2.1土的压缩试验和压缩曲线由实测稳定压缩量计算孔隙比的方法如下：设土样在前级压力p1作用下压缩稳定

5、后的高度为H1，孔隙比为e1;在本级压力p2作用下的稳定压缩量为ΔH（指由本级压力增量Δp=p2-p1引起的压缩量），高度为H2=H1-ΔH，孔隙比为e2。图5-2压缩试验中土样高度与孔隙比变化关系4.2.1土的压缩试验和压缩曲线求孔隙比e2由于环刀和护环的限制，土样在试验中处于单向（一维）压缩状态，截面面积不变。则由土样的土颗粒体积Vs不变和横截面面积A不变两条件，可知压力p1和p2作用下土样压缩稳定后的体积分别为V1=AH1=Vs(1+e1)和V2=AH2=Vs(1+e2)。由此可得：故已知H1和e1，由测得的稳

6、定压缩量ΔH即可计算对应于p2的孔隙比e2。（5-1）4.2.1土的压缩试验和压缩曲线求孔隙比e2压缩曲线（孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标），也就是土的孔隙比e与有效应力的关系曲线，有两种：e-p曲线：采用普通直角坐标绘制(如图5-3(ａ))。e-logp曲线：采用半对数(指常用对数)坐标绘制(如图5-3(b))。大量的试验研究表明：土的e-logp曲线后半段接近直线。(a)e-p曲线(b)e-logp曲线图5-3压缩曲线4.2.1土的压缩试验和压缩曲线压缩曲线4.2.2土的压缩系数和压缩指数土的压缩曲线越陡，其压

7、缩性越高。故可用e-p曲线的切线斜率来表征土的压缩性，该斜率就称为土的压缩系数，定义为：（5-2）显然e-p曲线上各点的斜率不同，故土的压缩系数不是常数。a越大，土压缩性越高。实用上，可以采用割线斜率来代替切线斜率。图5-4示。压缩系数图5-4由e-p曲线确定压缩系数4.2.2土的压缩系数和压缩指数压缩系数设地基中某点处的压力由p1增至p2，相应的孔隙比由e1减少至e2，则：（5-3）式中a——计算点处土的压缩系数，kPa-1或MPa-1；p1——计算点处土的竖向自重应力，kPa或MPa；p2——计算点处土的竖向自重

8、应力与附加应力之和，kPa或MPa；e1、e2——相应于p1、p2作用下压缩稳定后的孔隙比。4.2.2土的压缩系数和压缩指数压缩系数通常用压力间隔由p1=100kPa增加至p2=200kPa所得的压缩系数a1-2来评价土的压缩性：a1-2≥0.5属高压缩性；a1-2=0.1~0.5属中压缩性；a1-2≤0.1属低压缩性（表5-1）。压缩系数a1