土力學(xué)-5-土的壓縮性與地基沉降計(jì)算

1、土的壓縮性與土的壓縮性與地基沉降計(jì)算地基沉降計(jì)算第四章第四章土具有壓縮性荷載作用地基發(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概述4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的特點(diǎn)（碎散、三相）沉降具有時(shí)間效應(yīng)沉降速率4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.1 4.1 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法4.2 4.2 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4 4土的

2、壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.1 4.1 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)及其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（復(fù)習(xí)）一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)及其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（復(fù)習(xí)）水槽水槽內(nèi)環(huán)內(nèi)環(huán)環(huán)刀環(huán)刀透水石透水石試樣試樣傳壓板傳壓板百分表百分表施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定逐級(jí)加大荷載逐級(jí)加大荷載測(cè)定：測(cè)定：軸向應(yīng)力軸向應(yīng)力軸向變形軸向變形Pt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3se試驗(yàn)結(jié)果：試驗(yàn)結(jié)果：4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.1 4.1 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法 一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)及其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)及其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)

3、力應(yīng)變關(guān)系以某種粘土為例應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以某種粘土為例zp z )e1(e00 1 1Es1 1Ee非線性非線性彈塑性彈塑性 zszE側(cè)限變形模量：側(cè)限變形模量：4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算二、三軸壓縮試驗(yàn)及其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（復(fù)習(xí)）二、三軸壓縮試驗(yàn)及其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（復(fù)習(xí)）4.1 4.1 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法試樣試樣壓力室壓力室壓力壓力水水排水管排水管閥門閥門軸向加壓桿軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩有機(jī)玻璃罩橡皮膜橡皮膜透水石透水石頂帽頂帽量測(cè)體變或量測(cè)體變或孔隙水壓力孔隙水壓力測(cè)定：測(cè)定：軸向應(yīng)變軸向應(yīng)變軸向應(yīng)力軸向應(yīng)力體變或孔隙水壓力體變或孔隙水壓力類型類型施加施加

4、3 3時(shí)時(shí)施加施加1 13 3時(shí)時(shí)量測(cè)量測(cè)固結(jié)排水固結(jié)排水固結(jié)固結(jié)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4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.1 4.1 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法 二、三軸壓縮試驗(yàn)及其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系二、三軸壓縮試驗(yàn)及其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 v應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以某種粘土固結(jié)排水試驗(yàn)為例以某種粘土固結(jié)排水試驗(yàn)為例與圍壓有關(guān)與圍壓有關(guān)非線性非線性彈塑性彈塑性剪脹性剪脹性4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.2 4.2 一維壓縮性及

5、其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)一、一、e -e -曲線曲線二、二、e - lge - lg曲線曲線三、先期固結(jié)壓力三、先期固結(jié)壓力四、原位壓縮曲線及原位再壓縮曲線四、原位壓縮曲線及原位再壓縮曲線4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.2 4.2 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)一、一、e - e - 曲線曲線a(kP ) 0100200 3004000.60.70.80.91.0e ePt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3sei00i0ee(1e )S /H4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.2 4.2 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)一、一、e

6、- e - 曲線曲線e a(kP ) 0100200 3004000.60.70.80.91.0e eea 壓縮系數(shù)，壓縮系數(shù)，KPKPa a-1-1，MPMPa a-1-1e 1e0szE 側(cè)限壓縮模量側(cè)限壓縮模量, ,KPKPa a ,MP,MPa a側(cè)限變形模量側(cè)限變形模量固體顆粒固體顆粒孔隙孔隙z0e1e 0s1eEa 4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.2 4.2 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo) 一、一、e - e - 曲線曲線ea e a(kP ) 0100200 3004000.60.70.80.91.0e e壓縮系數(shù)，壓縮系數(shù)，KPKPa a-1-1

7、a a1-21-2常用作常用作比較土的壓比較土的壓縮性大小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0.5中壓縮性土中壓縮性土0.1-0.5低壓縮性土低壓縮性土0.14 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.2 4.2 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)二、二、e - lge - lg曲線曲線a(kP , lg) 10010000.60.70.80.9e eceC(lg) C Cc c1 11 1C Ce e壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)Ce回彈指數(shù)（再壓縮指數(shù)）回彈指數(shù)（再壓縮指數(shù)）Ce s：超固結(jié)土超固結(jié)土 p1OCR1：超固結(jié)超固結(jié)OCR1OCR p p)

8、)：12zv1eeSHHH1e 1e2eBCelg 1p2p1e2eBCelg 1p2p p pp2eC111ppHHSClgClg1ep1e AceC(lg) 1 1、基本假定和基本原理、基本假定和基本原理理論上不夠完備，缺乏統(tǒng)一理論；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(gè)半徑驗(yàn)性方法單向壓縮分層總和法是一個(gè)半徑驗(yàn)性方法。4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法（a a）假設(shè)基底壓力為線性分布）假設(shè)基底壓力為線性分布 （b b）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算）

9、附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算（c c）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)（d d）只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降）只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降（e e）將地基分成若干層，認(rèn)為整個(gè)地基的最終沉降量為將地基分成若干層，認(rèn)為整個(gè)地基的最終沉降量為各層沉降量之和各層沉降量之和： iSS2、計(jì)算步驟、計(jì)算步驟4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法情況情況1 1不考慮地基回彈的情形：不考慮地基回彈的情形：沉降量從原基底算起；沉降量從原基底

10、算起；適用于基礎(chǔ)底面積小，埋深淺，施工快。適用于基礎(chǔ)底面積小，埋深淺，施工快?？紤]地基回彈的情形：考慮地基回彈的情形：沉降量從回彈后的基底算起；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(zhǎng)?；A(chǔ)底面大，埋深大，施工期長(zhǎng)。情況情況2 2d地面地面基底基底已知：地基各土層的壓縮曲線已知：地基各土層的壓縮曲線 原狀土壓縮曲線原狀土壓縮曲線d地面地面基底基底2、計(jì)算步驟、計(jì)算步驟4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法(a)(a)計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布計(jì)算原地基中

11、自重應(yīng)力分布(b)(b)基底附加壓力基底附加壓力p p0 0pp0 d p p0 0 = p - = p - d d(c)(c)確定地基中附加應(yīng)力確定地基中附加應(yīng)力 z z分布分布自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力(d)(d)確定計(jì)算深度確定計(jì)算深度z zn n 一般土層一般土層：z z=0.2 =0.2 szsz； 軟粘土層軟粘土層：z z=0.1 =0.1 szsz； 一般房屋基礎(chǔ)一般房屋基礎(chǔ)：Z Zn n=B(2.5-0.4lnB)=B(2.5-0.4lnB)； 基巖或不可壓縮土層基巖或不可壓縮土層。沉降計(jì)算深度沉降計(jì)算深度szsz從地面算起；從地面算起；z z從基底算起；從基底算起；z

12、z是由基底附加應(yīng)力是由基底附加應(yīng)力 p-d p-d 引起的引起的2、計(jì)算步驟、計(jì)算步驟4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法(a)(a)計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布(b)(b)基底附加壓力基底附加壓力p p0 0(c)(c)確定地基中附加應(yīng)力確定地基中附加應(yīng)力 z z分布分布(d)(d)確定計(jì)算深度確定計(jì)算深度z zn nd地面地面基底基底pp0 d 自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)算深度沉降計(jì)算深度(e)(e)地基分層地基分層HiHi不同

13、土層界面不同土層界面；地下水位線地下水位線；每層厚度不宜每層厚度不宜0.4B4B或或4m4m； z z 變化明顯的土層，適當(dāng)取小變化明顯的土層，適當(dāng)取小。(g) (g) 各層沉降量疊加各層沉降量疊加 S Si i(f)(f)計(jì)算每層沉降量計(jì)算每層沉降量S Si isziziHi各種假定導(dǎo)致各種假定導(dǎo)致 S 的誤差，如：的誤差，如：取中點(diǎn)下附加應(yīng)力值，使取中點(diǎn)下附加應(yīng)力值，使 S S 偏大偏大; ;側(cè)限壓縮使計(jì)算值偏小；側(cè)限壓縮使計(jì)算值偏?。?地基不均勻性導(dǎo)致的誤差等。地基不均勻性導(dǎo)致的誤差等。軟粘土軟粘土（應(yīng)力集中）（應(yīng)力集中）S S偏小偏小, s1 硬粘土硬粘土（應(yīng)力擴(kuò)散）（應(yīng)力擴(kuò)散）S S

14、偏大偏大, s1SSs 修沉降經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)沉降經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法3、結(jié)果修正、結(jié)果修正n基底壓力線性分布假設(shè)基底壓力線性分布假設(shè)n彈性附加應(yīng)力計(jì)算彈性附加應(yīng)力計(jì)算n單向壓縮的假設(shè)單向壓縮的假設(shè)n只計(jì)主固結(jié)沉降只計(jì)主固結(jié)沉降n原狀土現(xiàn)場(chǎng)取樣的擾動(dòng)原狀土現(xiàn)場(chǎng)取樣的擾動(dòng)n參數(shù)線性的假設(shè)參數(shù)線性的假設(shè)n按中點(diǎn)下附加應(yīng)力計(jì)算按中點(diǎn)下附加應(yīng)力計(jì)算sSS 基底附加應(yīng)力基底附加應(yīng)力2.54.07.015.020.0 p0 fk1.41.31.00.4

15、0.2 p0 0.75 fk1.11.00.70.40.2表表4-6 4-6 沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù) s ssE4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法3、結(jié)果修正、結(jié)果修正0zi0z(i-1)AiisisiAEAE i0iii 1i 1Ap (zz) 附加應(yīng)力附加應(yīng)力p0 s s=1.4-0.2, =1.4-0.2, (1)(1)與土質(zhì)軟硬有關(guān)與土質(zhì)軟硬有關(guān), ,(2)(2)與基底附加應(yīng)力與基底附加應(yīng)力p p0 0/f/fk k的大小有關(guān)的大小有關(guān)f fk

16、 k：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值 準(zhǔn)備資料準(zhǔn)備資料 應(yīng)力分布應(yīng)力分布 沉降計(jì)算沉降計(jì)算建筑基礎(chǔ)（形狀、大小、重量、埋深）建筑基礎(chǔ)（形狀、大小、重量、埋深）地基各土層的壓縮曲線地基各土層的壓縮曲線 原狀土壓縮曲線原狀土壓縮曲線計(jì)算斷面和計(jì)算點(diǎn)計(jì)算斷面和計(jì)算點(diǎn)確定計(jì)算深度確定計(jì)算深度確定分層界面確定分層界面計(jì)算各土層的計(jì)算各土層的 sziszi， zizi計(jì)算各層沉降量計(jì)算各層沉降量地基總沉降量地基總沉降量自重應(yīng)力自重應(yīng)力基底壓力基底壓力基底附加應(yīng)力基底附加應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力 結(jié)果修正結(jié)果修正SSs 修4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量

17、計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法三三. . 地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算3 3、單向分層總和法的評(píng)價(jià)、單向分層總和法的評(píng)價(jià)2 2、砂性土地基的沉降計(jì)算、砂性土地基的沉降計(jì)算1 1、粘土地基的沉降量計(jì)算、粘土地基的沉降量計(jì)算1 1、粘土地基的沉降量計(jì)算、粘土地基的沉降量計(jì)算研究表明：粘性土地基在研究表明：粘性土地基在基底壓力作用下的沉降量基底壓力作用下的沉降量S由三種不同的原因引起：由三種不同的原因引起：次固結(jié)沉降次固結(jié)沉

18、降 Ss主固結(jié)沉降完成以后，在有效應(yīng)力不變條件下，由于土骨架的蠕變特性引起主固結(jié)沉降完成以后，在有效應(yīng)力不變條件下，由于土骨架的蠕變特性引起的變形。這種變形的速率與孔壓消散的速率無(wú)關(guān)，取決于土的蠕變性質(zhì)，既的變形。這種變形的速率與孔壓消散的速率無(wú)關(guān)，取決于土的蠕變性質(zhì)，既包括剪應(yīng)變，又包括體應(yīng)變。包括剪應(yīng)變，又包括體應(yīng)變。初始沉降初始沉降(瞬時(shí)沉降瞬時(shí)沉降) Sd 有限范圍的外荷載作用下地基由于發(fā)生側(cè)向位移有限范圍的外荷載作用下地基由于發(fā)生側(cè)向位移( (即剪切變形即剪切變形) )引起的。引起的。主固結(jié)沉降主固結(jié)沉降(滲流固結(jié)沉降滲流固結(jié)沉降) Sc 由于超孔隙水壓力逐漸向有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化而發(fā)生的土

19、滲透固結(jié)變形引起的。由于超孔隙水壓力逐漸向有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化而發(fā)生的土滲透固結(jié)變形引起的。 是地基變形的主要部分。是地基變形的主要部分。4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算三三. . 地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題tSS Si i ：初始瞬時(shí)沉降：初始瞬時(shí)沉降Ss: 次固結(jié)沉降次固結(jié)沉降S Sc c：主固結(jié)沉降：主固結(jié)沉降niiSS1scdSSSS 2 2、砂性土地基的沉降計(jì)算、砂性土地基的沉降計(jì)算原位試驗(yàn)原位試驗(yàn)砂性土地基的沉降速率比較快，大部分沉降在施工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，

20、運(yùn)用期沉降量一般不會(huì)很大。期間便完成，運(yùn)用期沉降量一般不會(huì)很大。難以取到有代表性的土樣難以取到有代表性的土樣標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 靜力觸探試驗(yàn)靜力觸探試驗(yàn) 載荷板試驗(yàn)載荷板試驗(yàn) HozzdzSEpE 三三. . 地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算辦法：辦法：特點(diǎn)：特點(diǎn)：?jiǎn)栴}：?jiǎn)栴}： 原位凍結(jié)取樣原位凍結(jié)取樣 單向分層總和法單向分層總和法 S S S3 3、單向分層總和法的評(píng)價(jià)、單向分層總和法的評(píng)價(jià)可計(jì)算成層地基；可計(jì)算成層地基；可計(jì)算不同形狀基礎(chǔ)（條、矩、圓）不同分布的基

21、底壓力；可計(jì)算不同形狀基礎(chǔ)（條、矩、圓）不同分布的基底壓力；參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定方法簡(jiǎn)單；參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定方法簡(jiǎn)單；已經(jīng)積累了幾十年應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)修正。已經(jīng)積累了幾十年應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)修正。（1 1）基本假定：）基本假定：（2 2）優(yōu)）優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)：三三. . 地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算（a a）假設(shè)基底壓力為線性分布）假設(shè)基底壓力為線性分布 （b b）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算（c c）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)（d d）

22、只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降）只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降（e e）整個(gè)地基的最終沉降量為各層沉降量之和整個(gè)地基的最終沉降量為各層沉降量之和重點(diǎn)：重點(diǎn)： 一維滲流固結(jié)一維滲流固結(jié)沉降與時(shí)間之間的關(guān)系：飽和土層的滲流固結(jié)沉降與時(shí)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)沉降的速度 ？固結(jié)沉降的程度固結(jié)沉降的程度 ？問(wèn)題：?jiǎn)栴}：4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論St S不可壓縮層不可壓縮層可壓縮層可壓縮層p4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.4 4.4 飽和土體的滲

23、流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論（一、一維滲流固結(jié)理論（TerzaghiTerzaghi滲流固結(jié)理論）滲流固結(jié)理論）二、固結(jié)度的計(jì)算二、固結(jié)度的計(jì)算 1、物理模型物理模型4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算0t t0 twph pphh 0h p附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u = z=p有效應(yīng)力有效應(yīng)力: :z=0滲流固結(jié)過(guò)程滲流固結(jié)過(guò)程附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u 0附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u =0有效應(yīng)力有效應(yīng)力: :z=p一、一維滲流固結(jié)

24、理論一、一維滲流固結(jié)理論2、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土層均勻且完全飽和；土層均勻且完全飽和；土顆粒與水不可壓縮；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）；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；荷載均布且一次施加；假定假定 z z = const= const滲流符合達(dá)西定律且滲透系數(shù)保持不變；滲流符合達(dá)西定律且滲透系數(shù)保持不變；壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a a是常數(shù)。是常數(shù)?；炯俣ǎ夯炯俣ǎ呵蠼馑悸罚呵蠼?/p>

25、思路：總應(yīng)力已知總應(yīng)力已知有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布C Cv v 反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散的快慢固結(jié)速度；反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散的快慢固結(jié)速度；C Cv v 與滲透系數(shù)與滲透系數(shù)k k成正比，與壓縮系數(shù)成正比，與壓縮系數(shù)a a成反比；成反比；（cmcm2 2/s/s；m m2 2/year/year）1vwk(1e )Ca 212wk 1euutaz 固結(jié)系數(shù)固結(jié)系數(shù)2、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算

26、2v2uuCtz 依據(jù)孔隙體積的變化土骨架的體積變依據(jù)孔隙體積的變化土骨架的體積變化建立固結(jié)基本方程化建立固結(jié)基本方程不透水巖層不透水巖層飽和壓縮層飽和壓縮層z=pHp0t t0 tz t , zuz t , z t , zut , z z 0 z H:u=pz=0: u=0z=H: u z 0 z H: u=0邊界、初始條件：邊界、初始條件：方程求解：方程求解：2、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算z z(3) (3) 微分方程的解微分方程的解vv2CTtH

27、 時(shí)間因數(shù)時(shí)間因數(shù)m1，3，5，7方程求解：方程求解：2、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算0 z H:u=pz=0: u=0z=H: u z 0 z H: u=02v2uuCtz 0t t0 t基本微分方程：基本微分方程：初始邊界條件：初始邊界條件：微分方程的解：微分方程的解：反映孔隙水壓力的消散程度固結(jié)程度反映孔隙水壓力的消散程度固結(jié)程度v22T4m1mt , zeH2zmsinm1p4u H單面排水時(shí)孔隙水壓力分布單面排水時(shí)孔隙水壓力分布雙面排水時(shí)孔隙水

28、壓力分布雙面排水時(shí)孔隙水壓力分布z zz z排水面排水面不透水層不透水層排水面排水面排水面排水面HH滲流滲流滲流滲流滲流滲流Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=u u0 0=p=pu u0 0=p=p(3) (3) 微分方程的解微分方程的解方程求解：方程求解：2、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算vv2CTtH 時(shí)間因數(shù)時(shí)間因數(shù)m1，3，5，7v22T4m1mt , zeH2zmsinm1p4

29、u 二、二、固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算 一點(diǎn)一點(diǎn)MM： 地地 層：層：一層土的平均固結(jié)度一層土的平均固結(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 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算zt , zzt , zzzzt , zu1uU z t , z t , zuH1 1、基本概念、基本概念M2 2、平均固結(jié)度、平均固結(jié)度U Ut t與沉降量與沉降量S

30、 St t之間的關(guān)系之間的關(guān)系t時(shí)刻：時(shí)刻： SUStt 確定確定St的關(guān)鍵是確定的關(guān)鍵是確定Ut 確定確定Ut的核心問(wèn)題是確定的核心問(wèn)題是確定uz.t4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)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(shí)間在時(shí)間t t的沉降與最終沉降量之比的沉降與最終沉降量之比二、二、固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算3. 3. 地基沉降過(guò)程計(jì)算地基沉降過(guò)程計(jì)算1) 基本計(jì)算方法基本計(jì)算方法均布荷載，單向排水情況均布荷

31、載，單向排水情況確定地基的平均固結(jié)度確定地基的平均固結(jié)度Ut.)5 , 3 , 1m( ,eH2zmsinm1p4uv22T4m1mt , z ,dzdzu1UH0zH0t , zt v22T2m1m22tem181U v2T42te81U 4UT2t2v 6 . 0Ut 085. 0U1lg933. 0Ttv 6 . 0Ut 3Tv 1Ut 已知已知解得解得近似近似簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化圖表圖表 P147P147，圖圖4-294-29，曲線，曲線 tvUfT 4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算二、二、固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算Tv反映固結(jié)程度