单向度压密

饱和土壤受到外加压力後，若土粒间的孔隙水不能向外排出，由于土壤结构的可缩性比水的压缩性大，外加压力瞬间全部由孔隙水承担，然后因水力坡降使孔隙水向外排出，孔隙水压力逐渐减少，而有效压力逐渐加大，因水向外排出，土壤被逐渐压密而减小孔隙比，若压缩率为孔隙水为水力坡降向外流动的情形控制，称为真压密或主压密，再进一步因土壤塑流而产生之压缩称为次要压密，讨论主要压密单一向度的压力作用，于1925年由宝硕氏提出单向度压密理论。

单向度压密的假设条件(1)土壤为均质，并未完全饱和

(2)水及土粒是不可压缩的假定。

(3)土壤中孔隙水被压缩并都为单向度排出，并适用达西氏定律。

(4)压力与应变的关系式直线,并可应用应变理论饱和土壤内水流出，孔隙体积被压缩导致土壤体积变小，其压密控制方程式为：

式中：

u：孔隙水压力。

z：土层厚度。

t：时间。

h：压密层以上地水位的高度。

：压密系数。1

压密系数式中：k：渗透系数。

：未压密前的孔隙比。

：水单位重。

：压缩系数。1

其中渗透系数又称为水力传导度，亦称“导水率”、“毛管传导度”。在单位土水势梯度作用下,单位时间内通过单位面积土壤横断面的水量。亦即单位水势梯度下的渗透速度。单位为cm/h或m/d，土壤饱和时,有较高的导水性能,且为一定值,常称“渗透系数”。对于非饱和土壤,部分孔隙,特别是大孔隙充气时,不再导水,导水性能低于饱和状态,随着土壤含水量的降低而降低。2

孔隙比指土中孔隙体积Vv与土粒体积Ve的比值，用e表示,e=Vv/Ve,土的天然孔原比在0.5~1.7之间。孔隙比越大,表示土中的孔隙体积越大,土越硫松,相应的压缩性和透水性也大,而强度越小。工程程上常用孔隙比反映地基土的密实程度和概略的工程性质。

压缩系数：压缩曲线反映了土受压后的压缩特性,它的形状与土试样的成分、结构、状态以及受力历史有关。压缩缩性不同的土,其中,ep曲线的形状是不一样的。假定试样在某一压力p作用下已经压缩稳定,现增加一压力增量至压力p户2,对于该压力增量,曲线越陡,土的孔隙比减少越显著,表示体积压缩越大,该土的压缩性越高。压缩曲线的坡度可以形象地说明土的压缩性的高低。在压缩曲线中,当压力的变化范围不大时,压缩曲线M可近似看作直线。土的压缩性可用曲线的斜率表示。

式中：

av：土的压缩系数。

p1：增压前使试样压缩稳定的压力强度,一般是指地基某深度处土中原有竖向自重应力(kPa)。

p2：增压后使试样压缩稳定的压力强度,地地基某深度处土中自重应力与附加应力之和(kPa)。

e1：相应于在p1作用下压缩稳定后的孔隙比。

e2：相应于在p2作用下压缩稳定后的孔隙比。3

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所