土的變形特性與地基沉降PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1土的變形特性與地基沉降土的變形特性與地基沉降2Kiss由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸第1頁/共94頁3基坑開挖，引起陽臺裂縫第2頁/共94頁4修建新建筑物：引起原有建筑物開裂第3頁/共94頁5高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除第4頁/共94頁6建筑物立面高差過大第5頁/共94頁7建筑物過長：長高比7.6:147m3915019419917587沉降曲線(mm)第6頁/共94頁8土具有變形特性荷載作用地基發(fā)生沉降荷載大小土的壓縮特性地基厚度一致沉降（沉降量）差異沉降（沉降差）建筑物上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力影響結(jié)構(gòu)物的安全和正常使用概述4土的壓縮性與地基沉降計算土的特點（碎散、三

2、相）沉降具有時間效應(yīng)沉降速率第7頁/共94頁9變形特性及測試方法最終沉降量一維壓縮一維固結(jié)沉降速率多維固結(jié)修正復(fù)雜條件下的計算公式簡化條件主線、重點：一維問題！4土的壓縮性與地基沉降計算4.1 變形特性測試方法4.3 地基的最終沉降量計算4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論室內(nèi)試驗室內(nèi)試驗室外試驗室外試驗側(cè)限壓縮、三軸壓縮等側(cè)限壓縮、三軸壓縮等荷載試驗、旁壓試驗等荷載試驗、旁壓試驗等概述4.2 一維壓縮性及其指標較復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)？第8頁/共94頁104土的壓縮性與地基沉降計算4.1 變形特性測試方法4.2 一維壓縮性及其指標4.3 地基的最終沉降量計算4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論第9頁/共94頁11

3、特殊應(yīng)力狀態(tài)一維問題側(cè)限壓縮試驗軸對稱問題常規(guī)三軸試驗4.1 變形特性測試方法4土的壓縮性與地基沉降計算一般應(yīng)力狀態(tài)理論拓展、經(jīng)驗積累室內(nèi)試驗旁壓試驗原狀土荷載試驗室外試驗試驗?zāi)康模鹤冃?、強度特性靜力觸探試驗標準貫入試驗第10頁/共94頁124土的壓縮性與地基沉降計算4.1變形特性測試方法一、常規(guī)三軸試驗二、側(cè)限壓縮試驗三、普遍應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及本構(gòu)模型四、現(xiàn)場原位試驗第11頁/共94頁134土的壓縮性與地基沉降計算4.1變形特性測試方法試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機玻璃罩橡皮膜透水石頂帽3 3 13 3 類型類型施加施加3 3時時施加施加1 13 3時時量測量測固結(jié)排水固結(jié)排水固結(jié)固結(jié)

4、排水排水體變體變固結(jié)不排水固結(jié)不排水固結(jié)固結(jié)不排水不排水孔隙水壓力孔隙水壓力不固結(jié)不排水不固結(jié)不排水不固結(jié)不固結(jié)不排水不排水孔隙水壓力孔隙水壓力量測體變或孔壓一、常規(guī)三軸試驗第12頁/共94頁14應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以正常固結(jié)粘土為例31 1 1Ei1Et11zzE31 xz 變形模量：彈性模量泊松比：固結(jié)排水試驗一、常規(guī)三軸試驗 4土的壓縮性與地基沉降計算4.1變形特性測試方法與圍壓有關(guān)非線性剪脹性彈塑性第13頁/共94頁15二、側(cè)限壓縮試驗4土的壓縮性與地基沉降計算4.1變形特性測試方法F 固結(jié)容器：環(huán)刀、護環(huán)、導(dǎo)環(huán)、透水石、加壓上蓋和量表架等F 加壓設(shè)備：杠桿比例1:10F 變形測量設(shè)備1、側(cè)限

5、壓縮儀（固結(jié)儀）支架加壓設(shè)備固結(jié)容器變形測量第14頁/共94頁16水槽內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水石試樣傳壓板百分表施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定逐級加大荷載測定：軸向應(yīng)力軸向變形試驗結(jié)果：4土的壓縮性與地基沉降計算4.1變形特性測試方法二、側(cè)限壓縮試驗 2、試驗方法P1s1e1e0Pte stP2s2e2P3s3e3第15頁/共94頁17應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以正常固結(jié)粘土為例zp z )e1(e00 1Es1Ee非線性彈塑性記憶性 zszE側(cè)限變形模量：4土的壓縮性與地基沉降計算4.1變形特性測試方法二、側(cè)限壓縮試驗 第16頁/共94頁18側(cè)限壓縮試驗常規(guī)三軸試驗常規(guī)三軸試驗與側(cè)限壓縮試驗應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線的比較（趨勢圖）

6、zp z )e1(e00 4土的壓縮性與地基沉降計算4.1變形特性測試方法第17頁/共94頁19由虎克定律: yxzzEE xyxyz0;1 側(cè)限條件下:2zz2E11 則: 1211212EEEzzzE Es變形模量 E 與側(cè)限變形模量 Es 之間的關(guān)系（相同的初始狀態(tài)）2s2EE ,111 4土的壓縮性與地基沉降計算4.1變形特性測試方法第18頁/共94頁20三、普遍應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及本構(gòu)模型1.土變形的物理機制（原因）土受力以后為什么會表現(xiàn)出上述變形特性？ 土的特殊性 彈性變形體應(yīng)變主要是由于孔隙體積變化引起的；剪應(yīng)變主要是由于土顆粒的大小和排列形態(tài)變化引起的。 接觸點處彈性變形 彈性撓曲變

7、形 顆粒滾爬的可逆性 封閉氣泡受壓 塑性變形 大孔隙消失 接觸點顆粒破碎 顆粒相對滑移 扁平顆粒斷裂4土的壓縮性與地基沉降計算4.1變形特性測試方法 剪脹性 與圍壓有關(guān) 碎散性 記憶性 結(jié)構(gòu)性第19頁/共94頁213112131121非線性彈性31113243111324彈塑性線彈性-理想塑性311f1E311f311f1E2.土的本構(gòu)模型4土的壓縮性與地基沉降計算4.1變形特性測試方法三、普遍應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及本構(gòu)模型第20頁/共94頁224土的壓縮性與地基沉降計算4.1 變形特性測試方法4.2 一維壓縮性及其指標4.3 地基的最終沉降量計算4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論第21頁/共94頁234

8、土的壓縮性與地基沉降計算4.2 一維壓縮性及其指標一、e -曲線二、e - lg曲線三、先期固結(jié)壓力四、原位壓縮曲線及原位再壓縮曲線低靈敏度粘性土第22頁/共94頁24應(yīng)力歷史與應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系zp z 粘土地基一次沉積側(cè)限條件4土的壓縮性與地基沉降計算4.2 一維壓縮性及其指標上覆土取樣或剝蝕加載或再覆土應(yīng)力歷史非常重要第23頁/共94頁254土的壓縮性與地基沉降計算4.2 一維壓縮性及其指標一、e - 曲線a(kP ) 01002003004000.60.70.80.91.0ei00i0ee(1e )S /HP1s1e1e0Pte stP2s2e2P3s3e3第24頁/共94頁264土的壓縮性

9、與地基沉降計算4.2 一維壓縮性及其指標一、e - 曲線e a(kP ) 01002003004000.60.70.80.91.0eea 壓縮系數(shù)，KPa-1，MPa-1e 1e0szE 側(cè)限壓縮模量,KPa ,MPa側(cè)限變形模量固體顆?？紫秡0e1e 0s1eEa vs01amE1e 體積壓縮系數(shù)，KPa-1 ，MPa-1第25頁/共94頁274土的壓縮性與地基沉降計算4.2 一維壓縮性及其指標一、e - 曲線ea e a(kP ) 01002003004000.60.70.80.91.0e壓縮系數(shù)a1-2常用作比較土的壓縮性大小土的類別土的類別a1-2 (MPa-1)高壓縮性土高壓縮性土0

10、.5中壓縮性土中壓縮性土0.1-0.5低壓縮性土低壓縮性土0.1第26頁/共94頁28單向壓縮試驗的各種參數(shù)的關(guān)系指標指標指標指標amvEsa1mv(1+e0)(1+e0)/Esmva/(1+e0)11/EsEs(1+e0)/a1/mv14土的壓縮性與地基沉降計算4.2 一維壓縮性及其指標一、e - 曲線第27頁/共94頁29a(kP ) e4土的壓縮性與地基沉降計算4.2 一維壓縮性及其指標一、e - 曲線e-曲線缺點：不能反映土的應(yīng)力歷史第28頁/共94頁304土的壓縮性與地基沉降計算4.2 一維壓縮性及其指標二、e - lg曲線a(kP , lg) 10010000.60.70.80.9

11、eceC(lg) Cc11Ce壓縮指數(shù)Ce回彈指數(shù)（再壓縮指數(shù)）Ce s：超固結(jié)土p1：超固結(jié)OCRp)：12zv1eeSHHH1e 1e2eACelg 1p2p1e2eBCelg 1p2ppp2eC111ppHHSClgClg1ep1e A 第44頁/共94頁464土的壓縮性與地基沉降計算4.1 變形特性測試方法4.2 一維壓縮性及其指標4.3 地基的最終沉降量計算4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論一、單一土層一維壓縮問題二、地基最終沉降量分層總和法三、地基沉降計算的若干問題第45頁/共94頁471、基本假定和基本原理理論上不夠完備，缺乏統(tǒng)一理論；單向壓縮分層總和法是一個半經(jīng)驗性方法。4土的壓縮

12、性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算二、地基最終沉降量分層總和法（a）基底壓力為線性分布 （b）附加應(yīng)力用彈性理論計算（c）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)（d）只計算固結(jié)沉降，不計瞬時沉降和次固結(jié)沉降（e）將地基分成若干層，認為整個地基的最終沉降量為各層沉降量之和： iSS第46頁/共94頁482、計算步驟4土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算二、地基最終沉降量分層總和法情況1不考慮地基回彈的情形：沉降量從原基底算起；適用于基礎(chǔ)底面積小，埋深淺，施工快?？紤]地基回彈的情形：沉降量從回彈后的基底算起；基礎(chǔ)底面大，埋深大，施工期長。情況2d地面基底已知：地基各土層的壓縮曲線

13、原狀土壓縮曲線第47頁/共94頁49d地面基底2、計算步驟情況14土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算二、地基最終沉降量分層總和法(a)計算原地基中自重應(yīng)力分布(b)基底附加壓力p0pp0dp0 = p - d(c)確定地基中附加應(yīng)力z分布自重應(yīng)力附加應(yīng)力(d)確定計算深度zn 一般土層：z=0.2 sz； 軟粘土層：z=0.1 sz； 一般房屋基礎(chǔ)：Zn=B(2.5-0.4lnB)； 基巖或不可壓縮土層。沉降計算深度sz從地面算起；z從基底算起；z是由基底附加應(yīng)力 p-d 引起的第48頁/共94頁502、計算步驟情況14土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算二、

14、地基最終沉降量分層總和法(a)計算原地基中自重應(yīng)力分布(b)基底附加壓力p0(c)確定地基中附加應(yīng)力z分布(d)確定計算深度znd地面基底pp0d自重應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計算深度(e)地基分層Hi不同土層界面；地下水位線；每層厚度不宜0.4B或4m；z 變化明顯的土層，適當取小。(g)各層沉降量疊加Si(f)計算每層沉降量SisziziHi第49頁/共94頁51d地面基底2、計算步驟情況24土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算二、地基最終沉降量分層總和法(a)計算原地基中自重應(yīng)力分布(b)計算開挖后地基中自重應(yīng)力分布(c)確定地基中附加應(yīng)力z分布f( d,z) szszszsz z

15、 zf (p, z)f (p, z)pszizi下同情況1自重應(yīng)力附加應(yīng)力第50頁/共94頁52 ee1ie2iszip2izi4土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算3、計算公式12zv1eeSHHH1e ii2i1iizii1i1iaaS(pp )HH1e1eziiziiisiiHHSEE （a）用e-曲線計算二、地基最終沉降量分層總和法d地面基底pp0d自重應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計算深度sziziHi第51頁/共94頁534土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算3、計算公式iii2i1iizii1i1iaaS(pp )HH1e1e（a）用e-曲線計算iii1iaSA

16、1e 二、地基最終沉降量分層總和法i0iii 1i 1Ap (zz) Ai規(guī)范法0zi0z(i-1)附加應(yīng)力p0zi-1zii 平均附加應(yīng)力系數(shù)(教材表44，講義附表41)第52頁/共94頁54正常固結(jié)土1iszip sziziiCi2i1iCiszieClg ppClg （b）用e-lg曲線計算4土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算二、地基最終沉降量分層總和法3、計算公式d地面基底pp0d自重應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計算深度sziziHi1ie2ieBCelg 1ip2ip2iszizip sziziiiiiCi1i1iszieHSHClg1e1e 第53頁/共94頁552ipiii

17、2iiiei1i1i1ip:eHpSHClg1e1ep 2ippiii2iieiCi1i1i1ipip:HHpSClgClg1ep1e 4土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算二、地基最終沉降量分層總和法3、計算公式d地面基底pp0d自重應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計算深度sziziHiBCelg piA1ie2ie1ip2ip超固結(jié)土1iszip （b）用e-lg曲線計算2iszizip 第54頁/共94頁56考慮地基回彈的沉降量計算條件正常固結(jié)土，e-lg曲線基面面積大，埋深大，施工期長i層地基的沉降量Si = 再壓縮沉降量 S1i + 壓縮沉降量S2i4土的壓縮性與地基沉降計算4.3

18、地基的最終沉降量計算二、地基最終沉降量分層總和法3、計算公式類似于超固結(jié)土的計算：d地面基底pszizi自重應(yīng)力附加應(yīng)力第55頁/共94頁574土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算二、地基最終沉降量分層總和法3、計算公式szi szi sziziBCelg A1ie2ied地面基底pszizi自重應(yīng)力附加應(yīng)力szi1ii1iiei1i1iszieHSHClg1e1e szizi2ii2iici1i1iszieHSHClg1e1e szisziziii1i2ieici1iszisziHSSSC lgC lg1e 第56頁/共94頁58各種假定導(dǎo)致 S 的誤差，如：取中點下附加應(yīng)力

19、值，使 S 偏大;側(cè)限壓縮假定使計算值偏小； 地基不均勻性導(dǎo)致的誤差等。軟粘土 S偏小, s1 硬粘土 S偏大, s1sSS沉降經(jīng)驗修正系數(shù)4土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算二、地基最終沉降量分層總和法4、結(jié)果修正n基底壓力線性分布n彈性附加應(yīng)力計算n單向壓縮n只計主固結(jié)沉降n原狀土現(xiàn)場取樣的擾動n參數(shù)為常數(shù)n按中點下附加應(yīng)力計算第57頁/共94頁59sSS 基底附加應(yīng)力基底附加應(yīng)力2.54.07.015.020.0 p0 fk1.41.31.00.40.2 p0 0.75 fk1.11.00.70.40.2表4-6 沉降計算經(jīng)驗系數(shù)ssE4土的壓縮性與地基沉降計算4.3

20、地基的最終沉降量計算 二、地基最終沉降量分層總和法4、結(jié)果修正isisiAEAE i0iii 1i 1Ap (zz) 0zi0z(i-1)Ai附加應(yīng)力p0s=1.4-0.2, (1)與土質(zhì)軟硬有關(guān),(2)與基底附加應(yīng)力p0/fk的大小有關(guān)fk：地基承載力標準值第58頁/共94頁60要點小結(jié)： 準備資料 應(yīng)力分布 沉降計算建筑基礎(chǔ)（形狀、大小、重量、埋深）地基各土層的壓縮曲線 原狀土壓縮曲線計算斷面和計算點確定計算深度確定分層界面計算各土層的szi，zi計算各層沉降量地基總沉降量自重應(yīng)力基底壓力基底附加應(yīng)力附加應(yīng)力 結(jié)果修正sSS4土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算二、地基最終

21、沉降量分層總和法第59頁/共94頁61三. 地基沉降計算的若干問題4土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算3、單向分層總和法的評價2、砂性土地基的沉降計算1、粘土地基的沉降量計算第60頁/共94頁621、粘土地基的沉降量計算三. 地基沉降計算的若干問題4土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算自學(xué)（詳見講義P27-31）2、砂性土地基的沉降計算砂性土地基的沉降速率比較快，大部分沉降在施工期間便完成，運用期沉降量一般不會很大。第61頁/共94頁633、單向分層總和法的評價可計算多層地基；可計算不同形狀基礎(chǔ)、不同分布的基底壓力；參數(shù)的試驗測定方法簡單；已經(jīng)積累了幾十年應(yīng)用

22、的經(jīng)驗，適當修正。（1）基本假定：（2）優(yōu) 點：三. 地基沉降計算的若干問題4土的壓縮性與地基沉降計算4.3 地基的最終沉降量計算較多相差比較大（3）精度：歐美 可判定原狀土壓縮曲線 區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài) 計算結(jié)果偏大（4）e- 曲線與e-lg 曲線的對比： 原蘇聯(lián) 無法確定現(xiàn)場土壓縮曲線 不區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài) 計算結(jié)果偏小e-e-lg第62頁/共94頁644土的壓縮性與地基沉降計算4.1 變形特性測試方法4.2 一維壓縮性及其指標4.3 地基的最終沉降量計算4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論第63頁/共94頁65關(guān)西國際機場世界最大人工島1986年：開工1990年：人工島完成1994年：機場運營面積：

23、4370m1250m填筑量：180106m3平均厚度：33m地基：15-21m厚粘土4土的壓縮性與地基沉降計算第64頁/共94頁66關(guān)西國際機場設(shè)計時預(yù)測沉降：5.77.5 m完成時實際沉降：8.1 m，5cm/月(1990年)預(yù)測主固結(jié)完成：20年后比設(shè)計超填： 3.0 m問題：沉降大且有不均勻沉降日期日期測測 點點 及及 沉沉 降降 值（值（m）123578101112151617平均平均00-12 10.69.712.8 11.7 10.6 13.0 11.6 10.3 12.7 12.59.014.1 11.701-12 10.89.913.0 11.9 10.7 13.2 11.8

24、10.5 12.9 12.79.114.3 11.94土的壓縮性與地基沉降計算第65頁/共94頁67重點： 一維滲流固結(jié)沉降與時間之間的關(guān)系：飽和土層的滲流固結(jié)固結(jié)沉降的速度 ？固結(jié)沉降的程度 ？問題：4土的壓縮性與地基沉降計算4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論St S不可壓縮層可壓縮層p第66頁/共94頁684土的壓縮性與地基沉降計算4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論（Terzaghi滲流固結(jié)理論）二、固結(jié)度的計算四、固結(jié)系數(shù)的測定五、多維滲流固結(jié)理論簡介三、有關(guān)沉降時間的工程問題第67頁/共94頁69 實踐背景：大面積均布荷載p不透水巖層飽和壓縮層z=pp側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)一、一維滲

25、流固結(jié)理論（Terzaghi滲流固結(jié)理論）4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算 1、物理模型2、數(shù)學(xué)模型（1）基本假定（2）基本變量（3）建立方程3、問題求解固結(jié)系數(shù)時間因數(shù)（1）求解思路（2）初始、邊界條件（3）微分方程的解第68頁/共94頁70 1、物理模型4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算0t t0 twph pphh 0h p附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓: u = z=p有效應(yīng)力:z=0滲流固結(jié)過程變形逐漸增加附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓: u 0附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓: u =0有效應(yīng)力:z=p一、一維滲流固結(jié)理論第69頁/共94頁712、數(shù)學(xué)模型

26、一、一維滲流固結(jié)理論4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算土層均勻且完全飽和；土顆粒與水不可壓縮；變形是單向壓縮（水的滲出和土層壓縮是單向的）；荷載均布且一次施加；假定z = const滲流符合達西定律且滲透系數(shù)保持不變；壓縮系數(shù)a是常數(shù)。（1）基本假定（2）基本變量總應(yīng)力已知有效應(yīng)力原理超靜孔隙水壓力的時空分布第70頁/共94頁72（3）建立方程微小單元（11dz）微小時段（dt）q q(qdz)z zdz112、數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算孔隙體積的變化流出的水量土的壓縮特性有效應(yīng)力原理達西定律表示超靜孔隙水壓力的時

27、空分布的微分方程超靜孔隙水壓力孔隙比超靜孔隙水壓力孔隙比土骨架的體積變化不透水巖層飽和壓縮層z第71頁/共94頁73（3）建立方程q q(qdz)z dzz112、數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算固體體積：111Vdzconst1e 2111VeVe(dz)1e 孔隙體積：dt時段內(nèi)：孔隙體積的變化流出的水量2Vqqdtqqdzdtdzdttzz 11eq1etz 第72頁/共94頁74（3）建立方程uwhkuqAkikikzz 221wauku1etz 212wk 1euutaz q q(qdz)z dzz112、數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理

28、論4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算dt時段內(nèi)：孔隙體積的變化流出的水量土的壓縮性：zea 有效應(yīng)力原理：zzu zz(u)euaaatttt 達西定律:11eq1etz 孔隙體積的變化土骨架的體積變化第73頁/共94頁75Cv 反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散的快慢固結(jié)速度；Cv 與滲透系數(shù)k成正比，與壓縮系數(shù)a成反比；（cm2/s；m2/year，粘性土一般在 10-4 cm2/s 量級）1vwk(1e )Ca 212wk 1euutaz 固結(jié)系數(shù)（3）建立方程2、數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算2v2uuCtz 第74

29、頁/共94頁76 線性齊次拋物線型微分方程式，一般可用分離變量方法求解。 給出定解條件，求解滲流固結(jié)方程，就可以解出uz,t。3、方程求解一、一維滲流固結(jié)理論4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算（1）求解思路2v2uuCtz 第75頁/共94頁77不透水巖層飽和壓縮層z=pHp0t t0 tz t , zuz t , z t , zut , z z 0 z H:u=pz=0: u=0z=H: uz 0 z H: u=0（2）邊界、初始條件3、方程求解一、一維滲流固結(jié)理論4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算z第76頁/共94頁78(3) 微分方程的解vv2

30、CTtH 時間因數(shù)m1，3，5，73、方程求解一、一維滲流固結(jié)理論4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算0 z H:u=pz=0: u=0z=H: uz 0 z H: u=02v2uuCtz 0t t0 t基本微分方程：初始邊界條件：微分方程的解：反映孔隙水壓力的消散程度固結(jié)程度v22T4m1mt ,zeH2zmsinm1p4u 第77頁/共94頁79H單面排水時孔隙水壓力分布雙面排水時孔隙水壓力分布zz排水面不透水層排水面排水面HH滲流滲流滲流Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=u0=pu0=p(3) 微分

31、方程的解3、方程求解一、一維滲流固結(jié)理論4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算vv2CTtH 時間因數(shù)m1，3，5，7v22T4m1mt , zeH2zmsinm1p4u 第78頁/共94頁80二、固結(jié)度的計算 一點M： 地 層：一層土的平均固結(jié)度Uz,t=01：表征總應(yīng)力中有效應(yīng)力所占比例zt , zt , zU dzdzu1dzdzUzt , zH0zH0t , zt總應(yīng)力分布面積總應(yīng)力分布面積有效應(yīng)力分布面積有效應(yīng)力分布面積4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算zt , zzt , zzzzt , zu1uU z t , z t , zuH1、基本概念

32、M第79頁/共94頁812、平均固結(jié)度Ut與沉降量St之間的關(guān)系t時刻： SUStt 確定St的關(guān)鍵是確定Ut 確定Ut的核心問題是確定uz.t4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算 SSHe1adze1adzdzUt1z1t , zzt , zt總應(yīng)力分布面積總應(yīng)力分布面積有效應(yīng)力分布面積有效應(yīng)力分布面積 SSUtt在時間t的沉降與最終沉降量之比二、固結(jié)度的計算第80頁/共94頁823. 地基沉降過程計算1) 基本計算方法均布荷載，單向排水情況確定地基的平均固結(jié)度Ut.)5 , 3 , 1m( ,eH2zmsinm1p4uv22T4m1mt ,z ,dzdzu1UH0zH0

33、t , zt 22vmT4t22m181U1em v2T42te81U 4UT2t2v tU0.6 085. 0U1lg933. 0Ttv 6 . 0Ut 3Tv 1Ut 已知解得近似簡化圖表 講義P35，圖4-29，曲線 tvUfT 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算二、固結(jié)度的計算Tv反映固結(jié)程度第81頁/共94頁834.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算二、固結(jié)度的計算0.00.20.40.60.81.00.0010.010.11時間因數(shù)時間因數(shù)固結(jié)度固結(jié)度曲線1曲線1曲線2曲線2曲線3曲線3不透水邊界透水邊界滲流123第82頁/共94頁84（1）

34、 壓縮應(yīng)力分布不同時2) 常見計算條件1 apbp0 110 實踐背景：H小，p大自重應(yīng)力附加應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力壓縮土層底面的附加應(yīng)力還不接近零情況2、3：解析公式（4-59）和（4-60）圖表：圖4-29情況4、5：疊加原理，公式（4-61）（4-63）計算公式：應(yīng)力分布：12534基本情況：abpp應(yīng)力應(yīng)力透水界面上作用的壓縮透水界面上作用的壓縮縮應(yīng)力縮應(yīng)力不透水界面上作用的壓不透水界面上作用的壓 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算3. 地基沉降過程計算二、固結(jié)度的計算不透水邊界透水邊界第83頁/共94頁853. 地基沉降過程計算4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計算二、固結(jié)度的計算0.00.20.40.60.81.00.0010.010.11時間因數(shù)時間因數(shù)固結(jié)度固結(jié)度曲線1曲線1曲線2曲線2曲線3曲線3不透水邊界透水邊界滲流123第84頁/共94