|
土体在外荷载及自重作用下体积变化的性质。体积减小为压缩，卸载后体积增大为回弹。回弹是可恢复部分，称弹性变形；卸荷后不能恢复的压缩量，则为塑性变形。土的压缩使其密度增大，压缩模量增大，抗剪强度提高，并使地面发生沉降。 土粒和土中水在一般工程荷载下可视为不可压缩体。因此，土体的压缩本质上是颗粒位移、孔隙比变化和水被排出的结果。进一步研究揭示，黏土骨架比砂土和一定程度上的粉土骨架的压缩性大得多，因此，黏土层的体变是土变形的主要来源。另外非饱和土的饱和度变化也对土压缩有重要影响。除土体的本身性状外，环境因素也控制土的压缩性，其中有土的应力历史（在土形成的地质年代中曾经经历过的垂直最大有效应力）、应力路径（达到现有应力状态经历的应力过程）以及温度变化等。土内的有效应力愈大，压缩量也愈大。粗粒土多是单粒结构，其压缩主要为土粒间相互滑动与滚动，高压力时土粒被压碎。细粒土土粒多为片状或管状，呈絮凝结构（土粒随机排列）或分散结构（近于平行排列），其压缩主要是孔隙水被挤出，或土粒间相对滑动，土粒间水膜被挤薄。具有絮凝结构或含有机质多的土压缩性大。
图1 土的压缩曲线
对于同样的土来说，超固结土压缩性低于正常固结土。 土的压缩有明显的滞后效应，即加荷后压缩需经历一段时间才能稳定，黏性土尤其如此。土的渗透性愈小，压缩稳定所需时间愈长。砂土稳定时间甚短。 土的压缩性由土的压缩试验测定。由此可求得沉降计算中所需的有关压缩性指标。试验直接测得的有压缩曲线（图1）和压缩过程曲线（图2）。要计算的指标有3类：沉降量、沉降过程和先期固结压力。前2类指标见表，后1类的先期固结压力（pc）可由e—lgp曲线用A.卡萨格兰德方法求得。
图2 土的压缩过程曲线
土的压缩试验是测定土的压缩性指标的试验，如果试样为饱和土，需要获取土变形速率的指标，则在试验过程中需不断测记试样的下沉量，这样的压缩试验亦称固结试验。计算建筑物地基沉降量一般多用单向压缩理论，需用压缩试验指标。压缩试验采用压缩仪（又称固结仪）。试样筒是一个刚性圆环（图3），试样上下各有一块透水石，通过杠杆或液压方式逐级施加荷载（压力）。每加一级荷载，按规定时间测记试样的压缩量，直至压缩稳定（一般取24h），再加次一级荷载。最后，将试验结果整理成e—p、e—lgp、e—t等相应的压缩曲线及相应的压缩性指标。这里e为土样孔隙比，p为压力，t为时间。土的压缩性指标（见表）。
土的压缩性指标表 
压缩试验每24 h加荷载一次，故试验历时较长。为加速过程，除采用快速压缩试验法外，20世纪60年代以来发展了连续加荷固结试验。按控制条件不同，该试验又分为恒应变率固结试验（加荷过程中试样应变率为常量），恒荷载频率固结试验和等梯度固结试验（加荷过程中试样底面的超静水压力保持一常量）等。这类试验以K.太沙基单向固结理论（参见土的固结理论）为基础。试验仪器类似于压缩仪，但可以量测试样底面的孔隙水压力。试验过程中，在任意时刻测记试验开始后的历时（t），对应的压力（p），试样压缩量（δ）和底面孔隙水压力（u），然后按相应的理论公式计算出所需的各项压缩性指标。这类试验的历时比常规试验缩短很多。 在按三向变形理论计算地基沉降量时，采用侧向约束条件下的压缩试验指标显然不符合三向变形条件，一般要借用三轴压缩试验来测得土的压缩指标，固结系数则要另外测得土的弹性模量和泊松比，通过计算来确定。 对于粗颗粒的砾质土、砂卵石、堆石料等，采用试样直径为300～500mm的大型压缩仪，试验方法与上述相同。
图3 固结仪示意图
|
