土力学新论-压缩性指标

1.压缩系数

e-p曲线上任意点的切线斜率a表示相应于压力p作用下土的压缩性：

式中，负号表示随着压力p的增加，e逐渐减小，曲线变陡，说明随着压力的增加，土的孔隙比的减小越显著，因而土的压缩性越高。使用上，一般研究土中某点由原来的自重应力p1增加到外荷载p2（自重应力与附加应力之和）这一压力间隔所表征的压缩性。设压力由p1增加到p2，相应的孔隙比由e1减小到e2，则土的压缩性可用割线的斜率表示。设割线与横坐标的夹角为α，则：

压缩系数是评价地基土压缩性高低的主要指标之一，在工程中为了统一标准，采用压力间隔由p1=100 kPa（0.1 MPa）增加到p2=200 kPa（0.2 MPa）时所得的压缩系数a1-2来评定土的压缩性。当a1-2<0.1 MPa−1时，属低压缩性土；当0.1 MPa−1≤a1-2<0.5 MPa−1时，属中压缩性土；a1-2≤0.5 MPa−1时，属高压缩性土。图9.11为软黏土和紧密砂土两种不同土的压缩曲线。

图9.11　土的压缩曲线。（a）e-p曲线；（b）e-lgp曲线

2.压缩指数

如果采用e-lgp曲线，它的后半段接近直线，其斜率Cc为：

式中，Cc称为土的压缩指数。同压缩系数a一样，压缩指数Cc愈大，土的压缩性越高。Cc与a不同，它在直线段范围内并不随压力而变，实验时要求仔细确定斜率，否则出入很大。一般认为Cc<0.2时为低压缩性土；Cc=0.2～0.4时，属中压缩性土；Cc＞0.4时属高压缩性土。国外广泛采用e-lgp曲线来分析研究应力历史对土的压缩性的影响。(https://www.xing528.com)

3.压缩模量

土体在完全侧限条件下的竖向附加应力与相应应变增量的比值称为压缩模量，用Es表示。可根据下式计算：

由于它是在侧限条件下求得的，故又称侧限压缩模量，以便与一般材料在无侧限条件下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。

土的压缩模量Es是以另一种方式表示的土的压缩性指标，单位为kPa或MPa，Es越大a就越小，土的压缩性越低。一般认为，Es<4 MPa时为高压缩性土；Es>15 MPa时为低压缩土；Es=4～15 MPa时为中压缩性土。

3.土的回弹曲线及再压缩曲线

在室内压缩实验中，当土压力加到某一数值pi（相应于土中e-p曲线上的b点）后，逐级卸压，则可观察到土样的回弹，土体膨胀，孔隙比增大，若测得回弹稳定后的孔隙比，则可绘制相应的孔隙比与压力的关系曲线（如图9.12中的bc曲线），称为回弹曲线。

图9.12　土的回弹曲线和再压缩曲线。（a）e-p曲线；（b）e-lgp曲线

由图9.12可见，卸压后的回弹曲线并不沿压缩曲线ab回升，而要平缓得多，这说明变形不能完全恢复，它是由两部分组成的，其中可恢复部分称为弹性变形，不可恢复部分称为残余变形，而且以后者为主。若再重新逐级加压，则可测得压缩曲线cef，其中df段就像是ab段的延续，犹如没有经过卸压和再加压一样。土在重复荷载作用下，加压和卸压的每一重复循环都将走新的路线，形成新的回滞环。其中的弹性变形与残余变形的数值逐渐变小，残余变形减小得更快，土重复次数足够多时变形变为纯弹性，土体达到弹性压密状态。在e-lgp曲线中也可看到同样的现象。