2019岩土工程师《岩土力学与土力学》高频考点（8）

　　土的压缩性与地基沉降

　　一、土的压缩试验与压缩性指标

　　(一)室内压缩试验

　　土的室内压缩试验亦称固结试验，是研究土压缩性的最基本的方法。

　　室内压缩试验原理

　　室内压缩试验采用的试验装置为压缩仪。试验时将切有土样的环刀置于刚性护环中，由于金属环刀及刚性护环的限制，使得土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。在土样上下放置的透水石是土样受压后排出孔隙水的两个界面。压缩过程中竖向压力通过刚性板施加给土样，土样产生的压缩量可通过百分表量测。常规压缩试验通过逐级加荷进行试验，常用的分级加荷量p为：50、100、200、300、400kPa。

　　二、现场载荷试验及变形模量

　　1. 载荷试验

　　现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量s，将上述试验得到的各级荷载与相应的稳定没降量绘制成p～s曲线，即获得了地基土载荷试验的结果。

　　2. 变形模量

　　在p～s曲线中，当荷载p小于某数值时，荷载p与载荷板沉降之间基本呈直线关系。在这段直线关系内，可根据弹性理论计算沉降的公式反求地基的变形模量E0

　　三、关于三种模量的讨论

　　压缩模量Es，是土在完全侧限的条件下得到的，为竖向正应力与相应的正应变的比值。该参数将用于地基最终沉降量计算的分层总和法、应力面积法等方法中。

　　四、土的应力历史

　　目前工程上所谓应力历史是指土层在地质历史发展过程中所形成的先期应力状态以及这个状态对土层强度与变形的影响。

　　1. 先期固结压力

　　土层在历史上所曾经承受过的最大固结压力，称为先期固结压力，用Pc表示。目前对先期固结压力Pc通常是根据室内压缩试验获得的e～lgp曲线来确定，较简便明了的方法是卡萨格兰德(Cassagrande)1936年提出的经验作图法。

　　2. 土的固结状态

　　工程中根据先期固结压力与目前自重应力的相对关系，将土层的天然固结状态划分为三 种，即正常固结、超固结和欠固结。

　　五、地基沉降计算

　　(一)弹性理论法

　　弹性理论法计算地基沉降是基于布辛奈斯克课题的位移解，其基本假定为地基是均质的、各向同性的、线弹性的半无限体;此外还假定基础整个底面和地基一直保持接触。需要指出的是布辛奈斯克课题是研究荷载作用于地表的情形，因此可以近似用来研究荷载作用面埋置深度较浅的情况。当荷载作用位置埋置深度较大时(如深基础)，则应采用明德林课题的位移解进行弹性理论法沉降计算。

　　(二)分层总和法

　　1. 基本假设

　　2. 计算步骤

　　(1)地基土分层。成层土的层面(不同土层的压缩性及重度不同)及地下水面(水面上下土的有效重度不同)是当然的分层界面，分层厚度一般不宜大于0.4b(b为基底宽度)。

　　(2)计算各分层界面处土自重应力。土自重应力应从天然地面起算。

　　(3)计算各分层界面处基底中心下竖向附加应力。

　　(4)确定地基沉降计算深度(或压缩层厚度)。

　　六、饱和粘性土地基沉降与时间的关系

　　碎石土和砂土的压缩性小而渗透性大，在受荷后固结稳定所需的时间很短，可以认为在外荷载施加完毕时，其固结变形就已经基本完成。饱和粘性土与粉土地基在建筑物荷载作用下需要经过相当长时间才能达到最终沉降，例如厚的饱和软粘土层，其固结变形需要几年甚至几十年才能完成。因此，工程中一般只考虑粘性土和粉土的变形与时间的关系。