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一基本概念
土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。试验研究表明,在一般压力(100-600kN)作用下,土粒和水的压缩与土的总压缩量之比是很微小的,因此完全可以忽略不计,所以把土的压缩看作为土中孔隙体积的减小。此时,土粒调整位置,重行排列,互相挤紧。饱和土压缩时,随着孔隙体积的减少土中孔隙水则被排出。
在荷载作用下,透水性大的饱和无粘性土,其压缩过程在短时间内就可以结束。相反地,粘性土的透水性低,饱和粘性土中的水分只能慢慢排出,因此其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。土的压缩随时间而增长的过程,称为土的固结,对于饱和粘性土来说,土的固结问题是十分重要的。
计算地基沉降量时,必须取得土的压缩性指标,在一般工程中,常用不允许土样产生侧向变形(侧限条件)的室内压缩试验来测定土的压缩性指标。
二、压缩曲线和压缩性指标
(一)压缩试验和压缩曲线
为求土样压缩稳定后的孔隙比,利用受压前后土粒体积不变和土样横截面积不变(侧限压缩试验)的两个条件,得出受压前后土粒体积:
只要测定土样在各级压力作用下的稳定压缩量后,就可按上式算出相应的孔隙比e,从而绘制土的压缩曲线。
压缩曲线可按两种方式绘制,一种是采用普通直角座标绘制的曲线在常规试验中,一般按50、100,200,300,400kPa五级加荷,另一种的横座标则取的常用对数取值,即采用半对数直角座标纸绘制成曲线,试验时以·较小的压力开始,采取小增量多级加荷,并加到较大的荷载(例如1000kPa)为止.
e-p曲线
e-lgp曲线
(二)土的压缩系数和压缩指数
压缩性不同的土,其曲线的形状是不一样的。曲线愈陡,说明随着压力的增加,土孔隙比的减小愈显著,因而土的压缩性愈高,所以,曲线上任一点的切线斜率a就表示了相应于压力p作用下土的压缩性:
土的压缩性可用图中割线的斜率表示,设割线与横座标的夹角为,则,
为了便于应用和比较,通常采用压力间隔由增加到时所得的压缩系数来评定土的压缩性。
压缩指数
(三)压缩模量(侧限压缩模量)
根据曲线,可以求算另一个压缩性指标——压缩模量。它的定义是土在完全侧限条件下的竖向附加压应力与相应的应变增量之比值。土的压缩模量可根据下式计算:
亦称侧限压缩模量,以便与一般材料在无侧限条件下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。
(四)土的回弹曲线和再压缩曲线