土的力学性质VIP专享VIP免费

第三章土的力学性质概念：土的力学性质是指土在外力作用下，所表现出来的性质，包括：土的压缩性土的抗剪性等等作用：评价地基土体稳定性，包括变形和强度。一、土的压缩性1.土压缩的本质土的压缩性是指土在压应力作用下,体积压缩变小的性能。土体压缩性受三相物质压缩性及土体结构的控制。土体压缩原因：①土粒本身的压缩变形；②水和气体压缩变形；③孔隙中水和气体被排出，颗粒位移，孔隙变小，造成的压缩变形—结构变化。一般情况下，在建筑荷载作用下（0.1—0.6Mpa）水和土粒的压缩变形可忽略不计，气体被排挤出。土压缩的本质是：土孔隙中的水分和气体被挤出，土粒产生位移，孔隙体积减小引起的。2.压密定律与压缩系数用环刀取一块土样，在压缩仪中进行压缩，如下图：土样原始高为ho，面积为A，原始孔隙比为eo，在压缩过程中，A不变（无侧胀），在压力P1作用下，土样变形，压缩量为△h1。△h1=ho-h1。 引起土变形△h1的根本原因是由于孔隙体积的减少，即孔隙比的减少，而土粒体积不变∴加压前土粒体积加压后土粒体积)1(:1111111)(11ohhoehhAeAheAheeeoooo整理得1e0e孔隙固体颗粒h0h1e根据该公式：只要测记在某一压力Pi下的土样压缩量△hi，就可以算出相应的孔隙比ei：就可在e—P坐标系内得到一曲线（如图）。叫压缩曲线。这一曲线反映了土的压缩过程。它是一下凹的曲线。说明土在压力P作用下开始变形较大，然后逐渐变小。即：开始压缩容易，到后来难。各类土的曲线及压缩量不同。取决于如土的类型等等一系列因素。在该曲线上取一段较平缓的曲线M1、M2，若压力变化不太大，就可用直线近似地代替它。两点的坐标为M1（P1，e1），M2（P2,e2）。通过这两点的直线方程为：土的压密定律：在压力作用下，土的孔隙比变化与压力的变化成正比。ee2P1M2PKPaM1P2e1eotgaPPPeeePaePPtgee12211221:)(式中或其中：叫压缩系数表征土压缩性的重要指标。越大，土的压缩性越高，反之，就低。不是常数,为了统一标准,常用0.1-0.2MPa压力段的压缩系数1-2,评价土压缩性的高低。1-2<0.1MPa-1低压缩性土；1-2=0.1-0.5MPa-1中压缩性土；1-20.≧5MPa-1高压缩性土11221MPaPPeea3.土的压缩模量是指在有侧限条件下，压应力与相应的应变之比值。即：Es也是评价土变形性质的重要指标。aeseeeseeehhZZsEeePPePPEPPEoZZ1121121121121112112)1(而其中：Es也是评价土变形性质的重要指标Es>15MPa低压缩性土；Es=4-15MPa中压缩性土；Es<4MPa高压缩性土4.土的荷载试验和变形模量OPPaSaSabP如果在现场进行压缩试验，即荷载试验。是在土体表面，选择代表性试验点,分级施工压力如图。通过测记各级压力下的沉降变形S，可得到P—S曲线如图。这条曲线也是一曲线。特点：开始随P，S增大较慢,随后逐渐随P增大S增加越来越快。它反映了地基土体在无侧限压缩条件下的变形过程。变形模量是指在无侧限条件下，压应力与压应变之比即：Eo与Es的区别是有无侧限条件，Es压缩模量是有侧限的，而E0则没有。确定方法：根据弹性理论，利用现场实验曲线s—P曲线中的直线段，可求得：式中：为泊松比，侧膨胀系数；Pi为荷载（N）；Si为与P相应的压缩量（cm）；d为圆形承压板的直径。通过室内压缩试验指标Es确定Eo。在土的压密阶段，假定土为弹性材料，就可求出Eo。式中的可查经验值（表3-1）或用室内试验的方法求得。ZZoEdSPoiiE)1(2soEE)1(122从上式可以看出：由于土的<0.5，系数所以总有Eos：超固结土p<s：欠固结土psOCROCR=1：正常固结OCR>1：超固结OCR<1：欠固结超固结比：如土层当前承受的自重压力为s相同s时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小ep(lg)正常固结土的原位压缩曲线：直线正常固结土初始压缩曲线ep(lg)在先期固结压力p附近发生转折，据此可确定p先期固结压...