土的壓縮性與地基沉降

　　一、土的壓縮試驗(yàn)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氣體被排出，土粒重新排列造成。土壓縮過程中顆粒體積保持不變，見圖18-16。

　　室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)(亦稱固結(jié)試驗(yàn))是研究土壓縮性的最基本方法。

　　圖18-17為試驗(yàn)裝置壓縮儀的主要部分壓縮容器簡(jiǎn)圖，其中金屬環(huán)刀用來切取土樣，環(huán)刀內(nèi)徑通常有6.18cm和8cm兩種，相應(yīng)的截面積為30cm2和50cm2，高度為2cm;切有土樣的環(huán)刀置于剛性護(hù)環(huán)中，由于金屬環(huán)刀及剛性護(hù)環(huán)的限制，使得土樣在豎向壓力作用下只能發(fā)生豎向變形，而無側(cè)向變形;在土樣上下放置的透水石是土樣受壓后排出孔隙水的兩個(gè)界面;在水槽內(nèi)注水，以使土樣在試驗(yàn)過程中保持浸在水中，以上方法主要用于飽和土。如需做不飽和土的側(cè)限壓縮試驗(yàn)，就不能浸土樣于水中，但需要用濕棉紗或濕海綿覆蓋于容器上，以免土樣內(nèi)水分蒸發(fā);豎向的壓力通過剛性板施加給土樣;土樣產(chǎn)生的壓縮量可通過百分表量測(cè)。

　　試驗(yàn)時(shí)用環(huán)刀切取鉆探取得的保持天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，由于地基沉降主要與土豎直方

　　向的壓縮性有關(guān)，且土是各向異性的，所以切土方向還應(yīng)與土天然狀態(tài)時(shí)的垂直方向一致。常規(guī)壓縮試驗(yàn)的加荷等級(jí)p分別為50kPa、100kPa、200kPa、400kPa。每一級(jí)荷載要求恒壓24h或當(dāng)在1h內(nèi)的壓縮量不超過0.005mm時(shí)，認(rèn)為變形已經(jīng)穩(wěn)定，并測(cè)定穩(wěn)定時(shí)的總壓縮量ΔH，這稱為慢速壓縮試驗(yàn)法。實(shí)際工程中，為減少室內(nèi)試驗(yàn)的工作量，不要求達(dá)到變形穩(wěn)定，每級(jí)荷載只恒壓1～2h，測(cè)定其壓縮量，只是在最后一級(jí)荷載作用下才壓縮到24h，這稱為快速壓縮試驗(yàn)法，但試驗(yàn)結(jié)果需經(jīng)校正才能用于沉降計(jì)算。，其他特殊要求的壓縮試驗(yàn)的加荷等級(jí)則較為復(fù)雜，此處不再贅述。

　　(一)壓縮系數(shù)與壓縮模量

　　(二)壓縮指數(shù)和回彈指數(shù)。

　　上面的室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)中連續(xù)遞增加壓，得到了常規(guī)的壓縮曲線，現(xiàn)在如果加壓到某一值Pi[相應(yīng)于圖18-20a)中曲線上的b點(diǎn)]后不再加壓，而是逐級(jí)進(jìn)行卸載直至零，并且測(cè)得各卸載等級(jí)下土樣回彈穩(wěn)定后的土樣高度，進(jìn)而換算得到相應(yīng)的孔隙比，即可繪制出卸載階段的關(guān)系曲線，如圖所示bc曲線，即為回彈曲線(或膨脹曲線)。可以看到不同于一般的彈性材料的是，回彈曲線不與初始加載的曲線ab重合，卸載至零時(shí)，土樣的孔隙比沒有恢復(fù)到初始?jí)毫�為零時(shí)的孔隙比e0。這就顯示了土殘留了一部分壓縮變形，稱之為殘余變形，但也恢復(fù)了一部分壓縮變形，稱之為彈性變形。

　　二、基礎(chǔ)沉降

　　工程上需要計(jì)算兩種沉降，地基的最終沉降量(即基礎(chǔ)沉降量)及任意時(shí)刻的沉降量。地基的最終沉降量計(jì)算，假定土體為線彈性體。