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如前所述，土体积的压缩实际为孔隙体积的减少，故土的压缩变形可由孔隙比随压力的变化来衡量。土的孔隙比与压力之间的关系，可通过室内压缩试验来确定：把原状土样置入压缩仪（图3.1）的刚性护环中，土样上下各放一块透水石，通过加荷设施和加压板，逐级施加垂直荷载，随着孔隙水和气的挤出，土样仅产生竖向压缩而无侧向膨胀。待土样在每级荷载作用下压缩稳定后，用百分表测其变形量，并由此算出对应的孔隙比。

若已知土样的横截面积为A。设在压力p1作用下土样的高度为h1，孔隙比为e1。当压力从p1增加到p2产生压缩量s并达稳定后，孔隙比从e1减小到e2，高度从h1减小到h2=h1-s（图3.2）。由于土在试验过程中不能侧向变形，根据受压前后土粒体积和土样横截面积均不改变的条件导出

式（3.1a）是在侧限条件下计算土的压缩量的基本公式。

由式（3.1a）还可得

根据式（3.1b），只要测得土样在各级压力pi作用下的稳定压缩量si后，就可算出相应的孔隙比ei，从而建立压力与孔隙比的关系曲线，称为土的压缩曲线。压缩曲线可按两种方式绘制，一种是用普通直角坐标绘制的e-p曲线（图3.3a），另一种是用半对数直角坐标绘制的e-lgp曲线（图3.3b）。

用试验方法研究土的压缩性，应力求试验条件与土的天然状态和实际受力条件相适应。室内压缩试验的试验条件虽不能完全符合土的实际工作情况，但实践表明，这种试验还是很有价值，能为评定土的压缩性和计算地基的变形提供必要的参数。

压缩曲线反映了土的压缩特性，不同的土，压缩曲线的形状不同。曲线陡者表示压力变化时孔隙比变化大，即土的压缩性大；反之，压缩性小。因此，可用曲线的斜率来衡量土的压缩性，e-p曲线上任一点的斜率可用下式表示：

式中负号表示随着压力p的增加，e逐渐减少。当压力变化不大时，可近似地用直线（割线段M1M2代替该段压缩曲线，则该直线的斜率a，称为土的压缩系数，用下式表示：

式（3.2b）称为压缩定律，它表明：在压力变化不大时，孔隙比的变化与压力的变化成正比。a的因次为p的倒数，常用kPa-1或MPa-1表示。

压缩系数是表示土的压缩性大小的主要指标。压缩系数愈大，表示土在某压力范围内孔隙比减少愈多，压缩性就愈大。但从图3.3（a）可以看出，同一种土的压缩系数并非常数，而是随p1、p2取值的不同而变化的。为了便一比较，实用中常以p1=100 kPa至p2=200 kPa时的压缩系数a1～2作为土的压缩性的判断指标：

a1～2＜0.1 MPa-1　低压缩性土

0.1 MPa-1≤ a1～2＜0.5 MPa-1　中压缩性土

a1～2≥0.5 MPa-1　高压缩性土

压缩系数也是计算地基变形量的重要指标，在工程实际中，按式（3.2b）计算时，一般以自重应力作为p1，以自重应力与附加应力之和作为p2。由于地基中不同深度处的p1、p2不同，故压缩系数随深度是变化的。

从图3.3（b）可见，半对数压缩曲线e-lgp曲线的后段，对于软土近似于直线，其斜率Cc称为压缩指数，用下式表示：

式中：Cc为无因次量，与压缩系数a一样，是土的压缩性指标的另一种表示形式。压缩指数的值愈大，土的压缩性愈强，一般Cc＜0.2属低压缩性土，Cc＞0.4为高压缩性土。但不同的是，a随初始压力和压力增量而变，而Cc在较大的压力范围内却是常量。因此，试验时对斜率的精度要求较高，否则误差很大。

土的压缩模量Es定义为：在侧限条件下土的竖向附加应力σz与相应竖向应变εz之比，即：

根据侧限压缩试验结果，可推导出压缩模量Es与压缩系数a之间的关系。如前所述，当土从自重应力p1增至外荷作用下的应力p2（自重应力和附加应力之和）时，相应孔隙比从e1减至e2，则竖向应变εz，可由式（3.1a）得

代入式（3.4）得

实用中可根据对应于a1～2的Es大致评定土的压缩性：

Es＞15 MPa　低压缩性土

15 MPa＞ Es≥4 MPa　中压缩性土

Es＜4 Mpa　高压缩性土

应当注意，Es与其他建筑材料的弹性模量相似，都是受力方向的应力与应变之比。但土在压缩试验时不能侧向膨胀，所以土的压缩模量Es与其他材料在无侧限条件下的弹性模量E有本质区别。

【例题3.1】某土样的室内压缩试验结果见例表3.1。

（1）试绘出e-p曲线，计算压力为100～200 kPa间的压缩系数和压缩模量并判断其压缩性；（2）试绘出e-lgp曲线并确定压缩指数。

【解】（1）绘e-p曲线见图3.4（a）。

因为a1～2＞0.5 MPa-1

所以该土为高压缩性土。

（2）绘e-lgp曲线见图3.4（b）。从图中可见曲线后段近似为直线，故压缩指数为常数。

3.回弹与再压缩曲线

在室内压缩试验时，如果在加载后，逐级进行卸载，可得土的回弹曲线；但若卸载后，又重新加载，则再压缩曲线将大致循回弹曲线，直到接近初始压缩曲线，才又循其方向发展（图3.5）。从图中可见，压缩曲线与回弹曲线并不重合，说明土在卸荷后，变形不能全部恢复，故土不是理想弹性体，其变形包括弹性变形和残余变形两部分。

土的弹性变形是指土在压力解除后可以恢复的那部分变形，如结合水膜的变形、封闭气体的压缩和土粒本身的弹性变形等。土的残余变形是指压力解除后不能恢复的那部分变形，如土粒和结构单元的相对位移、孔隙中水和气体被挤出以及结构单元的破坏和土粒被压碎等。试验表明，土的残余变形比弹性变形大得多。

从图3.5还可见，回弹和再压缩曲线比初始压缩曲线平缓，说明土体经过一次压缩和回弹后，压缩性已降低，故应力历史对土的压缩性能有较大影响。了解土的这种特性，可利用其对原来压缩性大的地基进行预压，以减小地基的变形量。对预估某些开挖量大，开挖时间长的基础沉降时，亦应考虑土减压回弹的影响。另外，还可以利用图3.5中的e-lgp曲线，分析应力历史对土压缩性的影响。