單向度壓密

飽和土壤受到外加壓力後，若土粒間的孔隙水不能向外排出，由於土壤結構的可縮性比水的壓縮性大，外加壓力瞬間全部由孔隙水承擔，然後因水力坡降使孔隙水向外排出，孔隙水壓力逐漸減少，而有效壓力逐漸加大，因水向外排出，土壤被逐漸壓密而減小孔隙比，若壓縮率為孔隙水為水力坡降向外流動的情形控制，稱為真壓密或主壓密，再進一步因土壤塑流而產生之壓縮稱為次要壓密，討論主要壓密單一向度的壓力作用，於1925年由寶碩氏提出單向度壓密理論。

基本介紹

• 中文名：單向度壓密
• 外文名：Unidirectional compaction
• 套用學科：土木工程
• 提出者：寶碩氏
• 提出時間：1925年

單向度壓密的假設條件

(1)土壤為均質，並未完全飽和

(2)水及土粒是不可壓縮的假定。

(3)土壤中孔隙水被壓縮並都為單向度排出，並適用達西氏定律。

(4)壓力與應變的關係式直線,並可套用應變理論飽和土壤內水流出，孔隙體積被壓縮導致土壤體積變小，其壓密控制方程式為：

式中：

u：孔隙水壓力。

z：土層厚度。

t：時間。

h：壓密層以上地水位的高度。

：壓密係數。

壓密係數

式中：k：滲透係數。

：未壓密前的孔隙比。

：水單位重。

：壓縮係數。

其中滲透係數又稱為水力傳導度，亦稱“導水率”、“毛管傳導度”。在單位土水勢梯度作用下,單位時間內通過單位面積土壤橫斷面的水量。亦即單位水勢梯度下的滲透速度。單位為cm/h或m/d，土壤飽和時,有較高的導水性能,且為一定值,常稱“滲透係數”。對於非飽和土壤,部分孔隙,特別是大孔隙充氣時,不再導水,導水性能低於飽和狀態,隨著土壤含水量的降低而降低。

孔隙比指土中孔隙體積V_v與土粒體積V_e的比值，用e表示,e=V_v/Ve_,土的天然孔原比在0.5~1.7之間。孔隙比越大,表示土中的孔隙體積越大,土越硫松,相應的壓縮性和透水性也大,而強度越小。工程程上常用孔隙比反映地基土的密實程度和概略的工程性質。

壓縮係數：壓縮曲線反映了土受壓後的壓縮特性,它的形狀與土試樣的成分、結構、狀態以及受力歷史有關。壓縮縮性不同的土,其中,ep曲線的形狀是不一樣的。假定試樣在某一壓力p作用下已經壓縮穩定,現增加一壓力增量至壓力p戶2,對於該壓力增量,曲線越陡,土的孔隙比減少越顯著,表示體積壓縮越大,該土的壓縮性越高。壓縮曲線的坡度可以形象地說明土的壓縮性的高低。在壓縮曲線中,當壓力的變化範圍不大時,壓縮曲線M可近似看作直線。土的壓縮性可用曲線的斜率表示。

式中：

a_v：土的壓縮係數。

p₁：增壓前使試樣壓縮穩定的壓力強度,一般是指地基某深度處土中原有豎向自重應力(kPa)。

p₂：增壓後使試樣壓縮穩定的壓力強度,地地基某深度處土中自重應力與附加應力之和(kPa)。

e₁：相應於在p₁作用下壓縮穩定後的孔隙比。

e₂：相應於在p₂作用下壓縮穩定後的孔隙比。