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地基土压缩变形公式推导示意图(每天一点土力学)

地基土压缩变形公式推导示意图(每天一点土力学)如图所示, 试验时,用金属环刀(内径80 mm,高 20 mm)切取原状土样,并置于压缩容器的刚性护环内,使土样在压缩过程中不能侧向膨胀,仅发生竖向变形。 土样上、下各垫有一块透水石,土样受压后土中水可以自由排出。 在天然状态下或经人工饱和后,对土样进行逐级加压固结,通过百分表对竖向变形量进行量测。 每一级荷载通常保持 24 h,或者在竖向变形达到稳定后施加下一级荷载,一般施加5 级荷载。 试验完成后,烘干土样,测其干重。压缩仪示意图压缩容器部分如图(b)所示。压缩容器示意图

前言

建筑物的上部荷载通过基础传给地基,并在地基中扩散,由于土是可以压缩的,地基在附加应力的作用下,必然会产生沉降变形。 地基变形的大小取决于两个方面一方面是建筑物基底压力 p,它与建筑物的荷载大小、基础底面面积、基础埋深及基础形状有关;另一方面取决于土的压缩性质。

从工程意义上来说,地基的沉降分为均匀沉降和不均匀沉降。 当建筑物均匀下沉时,从结构安全的角度,不会对建筑物造成很大影响,但是过大的沉降会严重影响建筑物的美观及正常使用;当建筑物发生不均匀沉降时,将会影响建筑物的结构和使用安全,严重的会造成建筑物倒塌。 不少房屋建筑工程事故中,包括建筑物的倾斜或严重下沉、墙体开裂、基础断裂、设备管道排水倒流等,都是由于土的压缩性高或压缩性不均匀,造成地基严重沉降或不均匀沉降

因此,在工程设计及施工中,必须根据建筑物的情况和勘探试验资料,计算基础可能发生的沉降量和沉降差,并设法将其控制在建筑物容许范围内。 必要时还应采取一些措施,尽量减小地基沉降可能给建筑物带来的危害。

固结试验

土的压缩性

压缩仪示意图

压缩容器部分如图(b)所示。

地基土压缩变形公式推导示意图(每天一点土力学)(1)

压缩容器示意图

试验时,用金属环刀(内径80 mm,高 20 mm)切取原状土样,并置于压缩容器的刚性护环内,使土样在压缩过程中不能侧向膨胀仅发生竖向变形。 土样上、下各垫有一块透水石,土样受压后土中水可以自由排出。 在天然状态下或经人工饱和后,对土样进行逐级加压固结,通过百分表对竖向变形量进行量测。 每一级荷载通常保持 24 h,或者在竖向变形达到稳定后施加下一级荷载,一般施加5 级荷载。 试验完成后,烘干土样测其干重

如图所示,

地基土压缩变形公式推导示意图(每天一点土力学)(2)

设土样的初始高度为 H 0 ,在荷载 p 作用下土样稳定后的总压缩量为 s。 设土颗粒体积为 V s =1,根据土孔隙比的定义,受压前后土的孔隙体积 V v 分别为 e 0 和 e,由于试验时土样处于侧限条件下,故受压前后土样的横截面面积不变。 据此求得受压前后土样横截面面积分别为:

地基土压缩变形公式推导示意图(每天一点土力学)(3)

则有

地基土压缩变形公式推导示意图(每天一点土力学)(4)

由上式推得试验过程中孔隙比 e 的计算公式,即

地基土压缩变形公式推导示意图(每天一点土力学)(5)

只要测得每级荷载 p 下土样压缩稳定后的压缩量 s,就可以根据上式计算出相应的孔隙比e,从而绘制土的压缩曲线,或称 e-p 曲线,如图 (a)所示;

地基土压缩变形公式推导示意图(每天一点土力学)(6)

e-p 曲线

如果横坐标 p 采用半对数,则得到e-lgp 曲线,如图(b)所示。

地基土压缩变形公式推导示意图(每天一点土力学)(7)

e-lgp 曲线

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