朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第三節土的壓縮性與地基沉降一、土的壓縮實驗與壓縮曲線地基土在壓力作用下體積縮小的特性稱為壓縮性，主要由土中孔隙水和藹體被排出，土粒重新羅列造成。見下圖。室內側限壓縮實驗（亦稱固結實驗）是研究土壓縮性的最基本主意。如上圖所示，設土樣的初始高度為H0，在荷載p作用下土樣穩定后的總玨縮量為，假設土粒體積Vs=1（不變），按照土的孔隙比定義，則受壓前后土孔隙體積Vv分離為e0和，按照荷載作用下土樣壓縮穩定后總壓縮量△于是得到e=e其中e式中：ρs、這樣，按照式(17-29)即可得到各級荷載p作用下對應的孔隙比e，從而可繪制出土的曲線及曲線等（見下圖1、圖2）。(一)壓縮系數與壓縮模量在由壓縮實驗所得的壓縮曲線（曲線）上，常以p1=100KPa、p2α1-2依α1-2可評價土的壓縮性高低土的壓縮模量E是表示土壓縮性的又一指標，它與壓縮系數的關系為（二）壓縮指數和回彈指數土在卸載再壓縮過程中所表現的特性應在工程實踐中引起充足的重視。將圖17-20b）中e-lgp曲線直線段的斜率用Cc壓縮指數與壓縮系數不同，值隨壓力變化而變化，而值在壓力較大時為常數，不隨壓力變化而變化。值越大，土的壓縮性越高，低壓縮性土的普通小于0.2，高壓縮性土的值普通大于0.4。卸載段和再壓縮段的平均斜率（圖17-20）稱為回彈指數或再壓縮指數C，普通粘性土的≈(D.1～0.2)。（三）變形模量E它是由現場靜載實驗決定的。E0二、基礎沉降工程上需要計算兩種沉降，地基的總算沉降量（即基礎沉降量）及隨意時刻的沉降量，分層總和法計算總算沉降量計算簡圖見下圖。(1)分層，普通取0.4b或1～2m，注重地下水位及土層界面應為分層界面。(2)分離求每一薄層頂面和底面的σcz(3)決定壓縮層厚度，用應力比法，即：普通土層σ軟土層σ(4)在壓縮層內計算各土層壓縮量，各層壓縮量為ΔS(5)求各層壓縮量之和S“規范”法計算總算沉降量實質是分層總和法的另一種形式。(1)分層按天然土層劃分，求各層沉降量ΔS(2)決定計算深度，在無相鄰基礎影響時可按下式計算zn式中：b——基底寬度，在1～50m之間；lnb——b的天然對數。(3)試算計算深度，若有相鄰基礎影響，可按下述步驟試算決定計算深度，先按照經驗假定計算深度為zn，并求出其沉降量，再按基底寬度b選取計算厚度，并求其沉降量，使其滿意(4)求總沉降量式中：s——地基總算變形量（mm）；s′——按規范分層總和法計算出的地基變形量（mm）；ψs——沉降計算經驗系數，按照地區沉降觀測資料及經驗決定，也可查表；n——地基變形計算深度范圍內所劃分的土層數；p0——對應于荷載效應準永遠組合時的基礎底面處的附加壓力（kPa）；Esj——基礎底面下第i層土的壓縮模量，按實際應力范圍取值（MPa）；zi、zi-——分離為基礎底面至第i層土、第i-1層土底面的距離（m）——分離為基礎底面計算點至第i層土、第i-1層土底面范圍內平均附加應力系數，查相應表格。（三）彈性理論主意計算總算沉降量式中：p——基礎底面的平均壓力；b——矩形基礎的寬度或圓形基礎的直徑；——分離為土的泊松比和變形模量；——沉降影響系數，與基礎的剛度、形狀和計算點位置等有關，可由表查得。三、地基變形與時光的關系地基變形與時光的關系可由土的固結理論決定。土的固結理論涉及飽和土的有效應力原理和滲透固結機理。（一）土的滲透性地下水在土的連通孔隙中流通的難易程度，稱為土的滲透性。在計算沉降與時光的關系和地下水的涌水量時都需要土的滲透性指標。水的流動狀態分為層流和紊流兩種。水在孔隙中流動速度緩慢，屬于層流。1856年，法國學者達西(Darcy)舉行了大量實驗后發現，單位時光通過砂層滲流出的水量q與水頭降低（）成正比，與砂層厚度（即滲流途徑）L成反比。即稱此為滲透定律（或達西定律）。它表明了水在土中的滲透速度與水頭梯度成正比(圖17-22)，即呈直線關系上述式中：v——水在土中的滲透速度(m/s)，即單位時光(s)內流過一單位土截面(㎡)的水量(㎡)：k——土的滲透系數(m/s)，是與土的滲透性質有關的常數；A-發生滲流土的橫截面積。對粘性土，因為土粒表面存在結合水膜，阻塞了孔隙間的通道，故惟獨當水頭梯度（起始梯度）時才開始發生滲流。這樣粘性土中的達西定律應表示為（二）沉降的歷時組成可以認為地基總算沉降量通常是由三個部分組成的：瞬時沉降Sd（不排水沉降）、固結沉降Sc和次固結沉降S=S瞬時沉降是緊隨著加壓之后即時發生的沉降，此時地基土在荷載作用下只發生剪切變形，其體積還來不及發生變化。固結沉降是因為荷載作用下隨著土孔隙中水分的逐漸擠出，孔隙體積相應減少而發生的。次固結沉降則是指孔隙水壓力消散后仍在繼續緩慢舉行的，由土骨架蠕變而引起的沉降。（三）應力歷史與粘性土的壓縮性天然土層在地質歷史中在不同壓力作用下壓縮的情況，稱為應力歷史。在研究應力歷史時應注重兩個基本參數。（1）任何土層在歷史上所受過的最大有效壓力稱為前期固結壓力pc（2），與現有的土的自重應力pi之比稱為“超固結比”(OCR=pc按照地基土層的應力歷史，可將地基土層分為三種情況，見圖17-24。情況a），現地面以下某深度z處一點土的自重應力為，這種土就稱為超固結土，處于超壓密狀態。壓縮量最小，于工程有利。情況b），γz=p情況c），土層也是逐漸沉積至現地面的，只是最后沉積的土年代較短，或為新近大面積的人工填土，在自重作用下并沒有達到徹低固結（變形穩定），而是處于欠固結狀態，自重壓縮變形在繼續發展中。圖中虛線表示未來固結完畢后的地表。，稱為欠固結土，應異常注重。（四）有效應力原理在土體中惟獨通過土粒接觸點傳遞的應力，才干使土粒彼此擠緊，從而引起土體變形。此應力稱為粒間應力，又稱有效應力，用表示。其中孔隙水傳遞的部分，稱為靜壓力，在飽和土中受外荷載作用又以超靜孔隙水壓力（通稱孔隙水壓力）浮上，以u表示。如用p代表外荷載作用下的總應力，則有效應力原理可用下式表達（五）滲透固結簡介飽和粘土中在外荷載作用下，土的壓縮固結過程就是土中孔隙水逐漸被擠出、孔隙體積逐漸縮小、土粒逐漸被擠密、也就是孔隙水壓力逐漸消散、有效應力逐漸增長的過程，這就是滲透固結或稱主固結。為求飽和土在隨意時刻的變形，需要用太沙基一維固結理論計算。其中重要的概念是固結度UU=S式中：Sct——Sc——為便于計算可利用有關圖表求解。在滲透固結中應控制孔隙水壓力u是隨時光t和深度z兩個參數而變化的，因此排水情況要引起注重。計算中浮上的豎向固結時光因數Tv土層為單面排水（見下圖），起始孔隙水壓力為矩形分布時，固結度表達式為U0式中注重TV和CV的應用。習題22用直角坐標系繪制壓縮曲線可直接決定的壓縮性指標是()。A．B．C．D．提醒：由曲線決定壓縮系數。答案：A23用分層總和法計算普通土地基總算沉降量時，用附加應力與自重應力之比決定壓縮層深度，普通其值應小于或等于()。A．0.2B．0.1C.0.5D．0.4提醒：普通土取0.2，軟土可取0.1。其值越小，意味著壓縮層計算厚（深）度越厚（深）。答案：A24計算地基變形時，傳至基礎底面的荷載組合應是()。A．荷載效應標準組合B．荷載效應準永遠組合C．荷載效應頻遇組合D．荷載效應永遠組合答案：B25某地基土壓縮模量為EsA．高B．中等C．低D．普通提醒：為低壓縮性土。答案：C26某單面排水、厚度5m的飽和粘土地基，，當固結