每天一點土力學(34):土的壓縮性與地基沉降計算(3)

回彈曲線和再壓縮曲線

常規的壓縮曲線是在試驗中連續遞增加壓獲得的,在固結試驗過程中,當壓力加載到 p i 後不再加壓[相應於圖(a)中 e-p 曲線 ab 段的 b 點],

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回彈曲線及再壓縮曲線

而是逐級卸載至零,可觀察到土樣的回彈,測得各卸載等級下土樣回彈穩定后土樣高度,進而換算得到相應的孔隙比,即可繪製出卸載階段相應的孔隙比與壓力的關係曲線,如圖(a)中 bc 曲線,稱為回彈曲線

不同於一般的彈性材料,土的回彈曲線與初始加載的曲線 ab 不重合,卸載至零時,土樣的孔隙比沒有恢復到初始壓力為零時的孔隙比 e 0 。 這表明土中殘留了一部分壓縮變形,稱為殘餘變形,恢復了一部分壓縮變形,稱為彈性變形,即土的壓縮變形是由彈性變形和殘餘變形兩部分組成的。 若接著重新逐級加壓,則可測得土樣在各級荷載作用下再壓縮穩定後的孔隙比,相應地可繪製出再壓縮曲線,如圖 (a)中的 cdf 曲線所示。 從圖中可以看出,df 段像是 ab 段的延續,猶如其間沒有經過卸載和再壓縮的過程一樣。 在半對數壓縮曲線上,即圖 (b)所示

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回彈曲線及再壓縮曲線

e-lg p曲線,也同樣可以看到這種跡象。

利用回彈—再壓縮的 e-lg p 曲線(b)]可以定義回彈指數或再壓縮指數 C e ,即回彈—再壓縮的 e-lg p 曲線卸載段和再加載段的平均斜率稱為土的回彈指數或再壓縮指數 C e ,且C e ≤C c ,一般黏性土 C e ≈(0.1 ~0.2)C c 。

再加載段在壓力小於曾經達到過的最大壓應力,E s 大,變形小。 一旦超過曾經達到過的最大壓應力,E s 又開始減小,再加載段逐漸與初次加載段的延長線重合,說明土樣在側限條件下經過一次加載、卸載後的壓縮性比初次加載時的壓縮性小得多。 由此可見,應力歷史對土的壓縮性有明顯影響。

高層建築的基礎,基礎底面和埋置深度往往較大,開挖深基坑後,地基受到較大的減壓(也稱應力解除),土體將會發生膨脹,造成基坑回彈。 因此,在預估基礎的沉降量時,應適當考慮這種影響。


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