土力學(xué)1-第四章

1、清華大學(xué)土木水利學(xué)院清華大學(xué)土木水利學(xué)院 巖巖 土土 工工 程程 研研 究究 所所張張 丙丙 印印土力學(xué)土力學(xué)1 1之第四章之第四章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n 11月8日習(xí)題討論課范圍：第三章范圍：第三章 內(nèi)容：內(nèi)容： 小測(cè)驗(yàn)小測(cè)驗(yàn) 習(xí)題討論、方法討論習(xí)題討論、方法討論 難點(diǎn)討論、其它討論難點(diǎn)討論、其它討論n 答疑時(shí)間：時(shí)間：1111月月7 7日晚日晚8 8：00 1000 10：0000地點(diǎn)：新水利館地點(diǎn)：新水利館227227 （從正門(mén)進(jìn)，上（從正門(mén)進(jìn)，上2 2樓，兩個(gè)左拐，右手）樓，兩個(gè)左拐，右手） 本章提要本章提要 本章特點(diǎn)本章特點(diǎn) 學(xué)習(xí)難點(diǎn)學(xué)習(xí)難點(diǎn)第四章：第四章

2、：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 土的壓縮性土的壓縮性 -測(cè)試方法和指標(biāo)測(cè)試方法和指標(biāo) 地基的最終沉降量地基的最終沉降量-分層總合法分層總合法 地基的沉降過(guò)程地基的沉降過(guò)程-飽和土滲流固結(jié)理論飽和土滲流固結(jié)理論 有一些較嚴(yán)格的理論有一些較嚴(yán)格的理論 有較多經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)和公式有較多經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)和公式 應(yīng)力歷史及先期固結(jié)壓力應(yīng)力歷史及先期固結(jié)壓力 不同條件下的總沉降量計(jì)算不同條件下的總沉降量計(jì)算 滲流固結(jié)理論及參數(shù)滲流固結(jié)理論及參數(shù)土的壓縮變形問(wèn)題土的壓縮變形問(wèn)題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)算試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法壓縮性指標(biāo)壓縮性指標(biāo)沉降的大小沉降的大小沉降的過(guò)程沉降的過(guò)

3、程F土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法F一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)F地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算F飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4-2 4-2 ( (用用E Es1-2s1-2計(jì)算計(jì)算, , 不計(jì)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)不計(jì)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù) s s粗砂可以按一層計(jì)算粗砂可以按一層計(jì)算) )4-3 4-3 (D=1.5m,(D=1.5m, 考慮沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，考慮沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，p p0 0=f=fk k) )4-6 4-6 （按一層計(jì)算）（按一層計(jì)算）4-7(1)(2)(3)(4)(6)4-7(1)(2)(3)(4)(6)4.1 4.1 概述概述 4.

4、2 4.2 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法4.3 4.3 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論第四章：第四章：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)算仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.1 4.1 概述概述 墨西哥某宮殿墨西哥某宮殿左部：左部：1709年年右部：右部：1622年年地基：地基：20多米厚粘土多米厚粘土工工 程程 實(shí)實(shí) 例例問(wèn)題：?jiǎn)栴}：沉降沉降2.2米，且左右米，且左右兩部分存在明顯的兩部分存在明顯的沉降差。左側(cè)建筑沉降差。左側(cè)建筑物于物于1969年加

5、固年加固仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.1 4.1 概述概述 工工 程程 實(shí)實(shí) 例例Kiss由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.1 4.1 概述概述 工工 程程 實(shí)實(shí) 例例基坑開(kāi)挖，引起陽(yáng)臺(tái)裂縫基坑開(kāi)挖，引起陽(yáng)臺(tái)裂縫仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.1 4.1 概述概述 新建筑引起原有新建筑引起原有建筑物開(kāi)裂建筑物開(kāi)裂仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.1 4.1 概述概述 工工 程程 實(shí)實(shí) 例例高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者

6、樂(lè)水4.1 4.1 概述概述 工工 程程 實(shí)實(shí) 例例建筑物立面高差過(guò)大建筑物立面高差過(guò)大仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水47m3915019419917587沉降曲線沉降曲線(mm)工工 程程 實(shí)實(shí) 例例建筑物過(guò)長(zhǎng)：長(zhǎng)高比建筑物過(guò)長(zhǎng)：長(zhǎng)高比7.6:17.6:14.1 4.1 概述概述 仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.1 4.1 概述概述 F壓縮性壓縮性測(cè)試測(cè)試F最終沉最終沉降量降量F沉降沉降速率速率4.2 土的壓縮性測(cè)土的壓縮性測(cè)試方法試方法4.3 一維壓縮性及一維壓縮性及其指標(biāo)其指標(biāo) 一維壓縮：基本方法一維壓縮：基本方法 復(fù)雜條件：修正復(fù)雜條件：修正 一維固結(jié)一維固結(jié) 三維固結(jié)三維固

7、結(jié) 室內(nèi)：三軸壓縮室內(nèi)：三軸壓縮 側(cè)限壓縮側(cè)限壓縮 室外：荷載試驗(yàn)室外：荷載試驗(yàn) 旁壓試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)4.4 地基的最終沉地基的最終沉降量計(jì)算降量計(jì)算4.5 飽和土體的滲飽和土體的滲流固結(jié)理論流固結(jié)理論概概 述述F 主線、重點(diǎn)：一維問(wèn)題！主線、重點(diǎn)：一維問(wèn)題！4.1 4.1 概述概述 4.2 4.2 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法4.3 4.3 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論第四章：第四章：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)算仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水

8、4.2 4.2 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法土的變形特性測(cè)定方土的變形特性測(cè)定方法法現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 荷載試驗(yàn)荷載試驗(yàn) 旁壓試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài) 側(cè)限壓縮試驗(yàn)側(cè)限壓縮試驗(yàn) 三軸壓縮試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn) 其他特殊試驗(yàn)其他特殊試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)一維問(wèn)題一維問(wèn)題仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.2 4.2 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn) 試樣試樣圍壓圍壓力力 3閥門(mén)閥門(mén)閥門(mén)閥門(mén)馬達(dá)馬達(dá)橫梁橫梁量力環(huán)量力環(huán)百分表百分表量水管量水管孔壓孔壓量測(cè)量測(cè)類型類型施加施加 3 3施加施加 1 1- - 3 3量測(cè)量測(cè)固結(jié)固結(jié)排水排水固結(jié)固結(jié)排水排水

9、體變體變固結(jié)固結(jié)不排水不排水固結(jié)固結(jié)不排水不排水孔隙水孔隙水壓力壓力不固結(jié)不固結(jié)不排水不排水不固結(jié)不固結(jié)不排水不排水孔隙水孔隙水壓力壓力常用試驗(yàn)類型常用試驗(yàn)類型仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.2 4.2 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法zzE 31xz 變形模量：變形模量： 泊松比：泊松比：n 一般化的應(yīng)力應(yīng)變曲線一般化的應(yīng)力應(yīng)變曲線31 1 e p 1 1Ei1 1Et土的一般化的應(yīng)力應(yīng)變曲線土的一般化的應(yīng)力應(yīng)變曲線 彈性模量彈性模量固結(jié)排水試驗(yàn)固結(jié)排水試驗(yàn) 與圍壓有關(guān)與圍壓有關(guān) 非線性（彈塑性）非線性（彈塑性） 剪脹性剪脹性仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.2 4.2 土的壓

10、縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法F 固結(jié)容器：固結(jié)容器：環(huán)刀、護(hù)環(huán)、導(dǎo)環(huán)、透水環(huán)刀、護(hù)環(huán)、導(dǎo)環(huán)、透水石、加壓上蓋和量表架等石、加壓上蓋和量表架等F 加壓設(shè)備：加壓設(shè)備：杠桿比例杠桿比例1:101:10F 變形測(cè)量設(shè)備變形測(cè)量設(shè)備側(cè)限壓縮（固結(jié)）儀側(cè)限壓縮（固結(jié)）儀支架支架加壓設(shè)備加壓設(shè)備固結(jié)容器固結(jié)容器變形測(cè)量變形測(cè)量仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.2 4.2 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法施加荷載，靜置至施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定變形穩(wěn)定逐級(jí)加大荷載逐級(jí)加大荷載百分表百分表加壓上蓋加壓上蓋試樣試樣透水石透水石護(hù)環(huán)護(hù)環(huán)環(huán)刀環(huán)刀壓縮壓縮容器容器n 側(cè)限壓縮試驗(yàn)P1s1e1e0pte st

11、n 測(cè)定：測(cè)定： 軸向壓縮應(yīng)力軸向壓縮應(yīng)力 軸向壓縮變形軸向壓縮變形P2s2e2P3s3e3仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.2 4.2 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法側(cè)限壓縮試驗(yàn)側(cè)限壓縮試驗(yàn) 側(cè)限變形（壓縮）模量：側(cè)限變形（壓縮）模量：n 壓縮曲線及特點(diǎn)壓縮曲線及特點(diǎn)土的一般化的壓縮曲線土的一般化的壓縮曲線)(00e1e 1 1Es1 1Eez=pz非線性非線性彈塑性彈塑性zzsE 加載：加載：zzeE 卸載和重加載：卸載和重加載：仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.2 4.2 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法常規(guī)三軸與側(cè)限壓縮試驗(yàn)常規(guī)三軸與側(cè)限壓縮試驗(yàn)n 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力應(yīng)

12、變關(guān)系曲線的比較曲線的比較F 常規(guī)三軸：常規(guī)三軸： 存在破壞應(yīng)力存在破壞應(yīng)力F 側(cè)限壓縮試驗(yàn)：側(cè)限壓縮試驗(yàn)： 不存在破壞應(yīng)力不存在破壞應(yīng)力 存在體積壓縮極限存在體積壓縮極限)(00e1e z=pz側(cè)限壓側(cè)限壓縮試驗(yàn)縮試驗(yàn)常規(guī)三常規(guī)三軸試驗(yàn)軸試驗(yàn)仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.2 4.2 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法常規(guī)三軸與側(cè)限壓縮試驗(yàn)常規(guī)三軸與側(cè)限壓縮試驗(yàn)n 變形模量變形模量 E 與側(cè)限變形模量與側(cè)限變形模量 Es間的間的關(guān)系關(guān)系 xzyyzyxxyxzzEEEEEE 則則: 121E12EE12zzzE 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0.1壓縮系

13、數(shù)壓縮系數(shù)a1-2常用作常用作比較土的壓縮性大小比較土的壓縮性大小壓縮系數(shù)：壓縮系數(shù)：pea 0100200 3000.60.70.80.91.0e epep(kPa)仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.3 4.3 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)n 壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)n 側(cè)限壓縮模量側(cè)限壓縮模量0s1eEa vs01amE1e n 體積壓縮系數(shù)體積壓縮系數(shù)壓縮指標(biāo)間的關(guān)系壓縮指標(biāo)間的關(guān)系1e0e孔隙孔隙固體固體顆粒顆粒e pEspea 0e1e 仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.3 4.3 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)10010000.60.70.80.9eC Cc c1 1

14、1 1C Ce ep(kPa，lg)e-lgp曲線曲線Ce 回彈指數(shù)回彈指數(shù) （再壓縮指數(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 s, ,點(diǎn)點(diǎn)D(eD(e0 0, , s s) )位于再位于再壓縮曲線上壓縮曲線上F過(guò)過(guò)D D點(diǎn)作斜率為點(diǎn)作斜率為CeCe的直線的直線DBDB，DBDB為原位再壓縮曲線為原位再壓縮曲線F以以0.420.42e e0 0在壓縮曲線上確定在壓縮曲線上確定C C點(diǎn)，點(diǎn)，BCBC為原位初始?jí)嚎s曲線為原位初始?jí)嚎s曲線FDBCDBC即為所求的原位再壓縮和即為所求的原位再壓縮和壓縮曲線壓縮曲線n 推定方法推定方法原位再壓原位再壓縮曲線

15、縮曲線仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.3 4.3 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)小小 結(jié)結(jié)F - p（或（或）曲線）曲線F e p（或（或）曲線）曲線F e lgp（或（或lg）曲線）曲線F 先期固結(jié)壓力先期固結(jié)壓力F 原位壓縮曲線及原位再壓縮曲線原位壓縮曲線及原位再壓縮曲線由側(cè)限壓縮試由側(cè)限壓縮試驗(yàn)整理得到的驗(yàn)整理得到的三條常用曲線三條常用曲線4.1 4.1 概述概述 4.2 4.2 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法 4.3 4.3 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo) 4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲

16、流固結(jié)理論第四章：第四章：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)算仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算tSn 粘性土地基的沉降量粘性土地基的沉降量S由機(jī)由機(jī)理不同的三部分沉降組成：理不同的三部分沉降組成：F初始瞬時(shí)沉降初始瞬時(shí)沉降 Sd ：在不排在不排水條件下，由剪應(yīng)變引起水條件下，由剪應(yīng)變引起側(cè)向變形導(dǎo)致側(cè)向變形導(dǎo)致F主固結(jié)沉降主固結(jié)沉降 Sc ：由超靜孔由超靜孔壓消散導(dǎo)致的沉降，通常壓消散導(dǎo)致的沉降，通常是地基變形的主要部分是地基變形的主要部分F次固結(jié)沉降次固結(jié)沉降 Ss ：由于土骨由于土骨架的蠕變特性引起的變形架的蠕變特性引起

17、的變形scdSSSS 粘性地基的沉降類型粘性地基的沉降類型S Sd d ：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)沉降總變形：總變形：仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算n 最終沉降量最終沉降量S： St t時(shí)地基最終沉降穩(wěn)定以后的時(shí)地基最終沉降穩(wěn)定以后的最大沉降量，不考慮沉降過(guò)程。最大沉降量，不考慮沉降過(guò)程。不可壓縮層不可壓縮層可壓縮層可壓縮層z=pp以一維側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)土的壓縮特性以一維側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)土的壓縮特性為基礎(chǔ)的為基礎(chǔ)的分層總和法分層總和法n 計(jì)算

18、方法計(jì)算方法：St仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算F單一土層一維壓縮問(wèn)題單一土層一維壓縮問(wèn)題F地基最終沉降量分層總和法地基最終沉降量分層總和法F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)題仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算szszH2 HH/2H/2 ,e,e1 1單一土層一維壓縮問(wèn)題單一土層一維壓縮問(wèn)題n 計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖pz=p壓縮前壓縮前1szp 1e壓縮后壓縮后2szzp 2e（a a）e-pe-p曲線曲線（b b）e-lgpe-lg

19、p曲線曲線1Vs 1ee 1Vs 2e12zv11eee1e1e zvSHH 12zv1eeSHHH1e 仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算n 計(jì)算公式：計(jì)算公式：e-pe-p曲線曲線2111aaS(pp )HpH1e1e spHpHSEE 1221eea(pp ) 1aSA1e vvSm pHm A 單一土層一維壓縮問(wèn)題單一土層一維壓縮問(wèn)題 1212e ee e1 1e e2 2p p1 1p p2 2p p12zv1eeSHHH1e p自重應(yīng)自重應(yīng)力狀態(tài)力狀態(tài)附加應(yīng)附加應(yīng)力狀態(tài)力狀態(tài)仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地

20、基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :F可使用推定的原位壓縮和再壓可使用推定的原位壓縮和再壓縮曲線縮曲線F可考慮土層的應(yīng)力歷史，區(qū)分可考慮土層的應(yīng)力歷史，區(qū)分正常固結(jié)土和超固結(jié)土分別進(jìn)正常固結(jié)土和超固結(jié)土分別進(jìn)行計(jì)算行計(jì)算n 計(jì)算公式：計(jì)算公式：e-lgpe-lgp曲線曲線單一土層一維壓縮問(wèn)題單一土層一維壓縮問(wèn)題仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算n 計(jì)算公式：計(jì)算公式：e-lgpe-lgp曲線曲線- -正常固結(jié)土正常固結(jié)土單一土層一維壓縮問(wèn)題單一土層一維壓縮問(wèn)題F可使用推定的原位可使用推定的原位壓縮曲線的壓縮曲線的Cc值進(jìn)值

21、進(jìn)行計(jì)算：行計(jì)算：)pp(lge1HCHe1eS121c1 12zv1eeSHHH1e 1e2eBCe1p2pp(lg)推定的原位推定的原位壓縮曲線壓縮曲線實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果Cc仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 )p(lgC)p(lgCe1HSp2c1pe1n 計(jì)算公式：計(jì)算公式：e-lgpe-lgp曲線曲線- -超固結(jié)土超固結(jié)土單一土層一維壓縮問(wèn)題單一土層一維壓縮問(wèn)題F可使用推定的原位壓縮和再壓可使用推定的原位壓縮和再壓縮曲線的縮曲線的Cc和和Ce值進(jìn)行計(jì)算：值進(jìn)行計(jì)算：12zv1eeSHHH1e 1e2eBCe1p2p p

22、 pAp(lg)推定的原位推定的原位壓縮曲線壓縮曲線推定的原位推定的原位再壓縮曲線再壓縮曲線CcCe 當(dāng)當(dāng)p p2 2 p p)pp(lgCe1HS12e1 當(dāng)當(dāng)p p2 2 pipi)pp(lgCe1HS1i2iei1ii 當(dāng)當(dāng)p p2i2i 1 s1 硬粘土（應(yīng)力擴(kuò)散）硬粘土（應(yīng)力擴(kuò)散）S S偏大偏大, , s1s1SSs 修修 s經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)基底壓力線性分布基底壓力線性分布彈性附加應(yīng)力計(jì)算彈性附加應(yīng)力計(jì)算單向壓縮單向壓縮只計(jì)主固結(jié)沉降只計(jì)主固結(jié)沉降原狀土現(xiàn)場(chǎng)取樣的擾動(dòng)原狀土現(xiàn)場(chǎng)取樣的擾動(dòng)參數(shù)為常數(shù)參數(shù)為常數(shù)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)算仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者

23、樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算地基最終沉降量分層總和法地基最終沉降量分層總和法n 結(jié)果修正結(jié)果修正地基最終沉降量分層總和法地基最終沉降量分層總和法SSs 修修經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù) s s=1.4-0.2, =1.4-0.2, F與土質(zhì)軟硬有關(guān)與土質(zhì)軟硬有關(guān)F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)20.015.07.04.02.50.20.40.71.01.1p0 0.75 fk0.20.41.01.31.4 p0 fk基底基底附加應(yīng)力附加應(yīng)力表表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) ssEisisiAEAE i0iii

24、1i 1Ap (zz) fk：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 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

25、 結(jié)果修正結(jié)果修正SSs 修分層總和法分層總和法要點(diǎn)小結(jié)要點(diǎn)小結(jié)仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題F粘土地基的沉降量計(jì)粘土地基的沉降量計(jì)算算F砂性土地基的沉降計(jì)砂性土地基的沉降計(jì)算算F單向分層總和法的評(píng)單向分層總和法的評(píng)價(jià)價(jià)仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算tSF初始瞬時(shí)沉降初始瞬時(shí)沉降 S Sd d ，取決于，取決于剪切變形剪切變形F主固結(jié)沉降主固結(jié)沉降 Sc ，取決于滲，取決于滲透固結(jié)過(guò)程，通常是地基透固結(jié)過(guò)程，通常是地基變形的主要部分

26、變形的主要部分F次固結(jié)沉降次固結(jié)沉降 Ss ，取決于土，取決于土骨架的蠕變變形骨架的蠕變變形scdSSSS 粘性地基的沉降量計(jì)算粘性地基的沉降量計(jì)算總變形：總變形：S Sd d ：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)沉降仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算自學(xué)（詳見(jiàn)（詳見(jiàn)P136-140P136-140）粘土地基的沉降量計(jì)算粘土地基的沉降量計(jì)算仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算原位試驗(yàn)原位試驗(yàn)砂性土地基的沉降速率較快，沉降絕對(duì)值一般不大

27、，砂性土地基的沉降速率較快，沉降絕對(duì)值一般不大，且大部分在施工期完成，運(yùn)用期沉降量一般不會(huì)很大且大部分在施工期完成，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) Schmertman（薛邁脫曼）薛邁脫曼）建議的簡(jiǎn)易算法建議的簡(jiǎn)易算法（P142） 基于經(jīng)驗(yàn)公式的估算方法基于經(jīng)驗(yàn)公式的估算方法（P126，公式公式4-16） HozzdzSEpEu 辦法：辦法：u 特點(diǎn)：特點(diǎn)：u 問(wèn)題：?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 S砂性土地基的沉降量計(jì)算砂性土地基的沉降量計(jì)算仁

28、者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算C 可計(jì)算成層地基可計(jì)算成層地基C 可計(jì)算不同形狀基礎(chǔ)可計(jì)算不同形狀基礎(chǔ) - - 條性、矩形和園形等條性、矩形和園形等C 可計(jì)算不同基底壓力分布可計(jì)算不同基底壓力分布 - - 均勻、三角和梯形分布均勻、三角和梯形分布C 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C 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。F 基本假定：基本假定：F 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)：（a a）基底壓力為線性分布）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

29、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)沉降單向分層總和法的評(píng)價(jià)單向分層總和法的評(píng)價(jià)仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算F 計(jì)算精度：計(jì)算精度：?jiǎn)蜗蚍謱涌偤头ǖ脑u(píng)價(jià)單向分層總和法的評(píng)價(jià) 歐美歐美 可判定原狀土壓縮曲線可判定原狀土壓縮曲線 區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài)區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài) 計(jì)算結(jié)果偏大計(jì)算結(jié)果偏大相差比較大相差比較大 修正靠經(jīng)驗(yàn)修正靠經(jīng)驗(yàn)F e-p曲線與曲線與e-lgp曲線的對(duì)比：曲線的對(duì)比：均需修正均需修正 原蘇聯(lián)原蘇聯(lián) 無(wú)法確定現(xiàn)場(chǎng)土壓縮曲線無(wú)

30、法確定現(xiàn)場(chǎng)土壓縮曲線 不區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài)不區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài) 計(jì)算結(jié)果偏小計(jì)算結(jié)果偏小 e-p e-lgp4.1 4.1 概述概述 4.2 4.2 土的壓縮性測(cè)試方法土的壓縮性測(cè)試方法 4.3 4.3 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo) 4.4 4.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論第四章：第四章：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)算仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論19861986年：開(kāi)工年：開(kāi)工19901990年：人工島完成年：人工島完成19941

31、994年：機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)年：機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)面積：面積：4370m4370m1250m1250m填筑量：填筑量6m m3 3平均厚度：平均厚度：33m33m地基：地基：15-21m15-21m厚粘土厚粘土問(wèn)題：沉降大問(wèn)題：沉降大 且不均勻且不均勻日本關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)日本關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)世界最大人工島世界最大人工島仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)沉降：設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)沉降：5.75.77.5 m7.5 m完工實(shí)際沉降：完工實(shí)際沉降：8.1 m8.1 m，5cm/5cm/月月(1990(1990年年) )預(yù)測(cè)

32、主固結(jié)完成：預(yù)測(cè)主固結(jié)完成：2020年后年后比設(shè)計(jì)超填：比設(shè)計(jì)超填： 3.0 m3.0 m日期日期測(cè)測(cè) 點(diǎn)點(diǎn)123578101112151617平均平均00-1210.69.712.811.710.613.011.610.312.712.59.014.111.701-1210.89.913.011.910.713.211.810.512.912.79.114.311.9仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論n 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)問(wèn)題：?jiǎn)栴}：固結(jié)沉降的速度和程度固結(jié)沉降的速度和程

33、度 ？ 超靜孔隙水壓力的大小超靜孔隙水壓力的大小 ？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p一維滲流固結(jié)一維滲流固結(jié)仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論F飽和土一維滲流固結(jié)理論飽和土一維滲流固結(jié)理論（TerzaghiTerzaghi滲流固結(jié)理論）滲流固結(jié)理論）F固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算F有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題F固結(jié)系數(shù)的測(cè)定固結(jié)系數(shù)的測(cè)定F多維滲流固結(jié)理論簡(jiǎn)介多維滲流固結(jié)理論簡(jiǎn)介飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.5 4

34、.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論n 滲透固結(jié)理論是針對(duì)土這種多孔多相松散介質(zhì)滲透固結(jié)理論是針對(duì)土這種多孔多相松散介質(zhì), ,建建立起來(lái)的反映土體變形過(guò)程的基本理論。土力學(xué)立起來(lái)的反映土體變形過(guò)程的基本理論。土力學(xué)的創(chuàng)始人的創(chuàng)始人TerzaghiTerzaghi教授于教授于2020世紀(jì)世紀(jì)2020年代提出飽和年代提出飽和土的一維滲透固結(jié)理論土的一維滲透固結(jié)理論物理模型物理模型 太沙基一維滲透固結(jié)模型太沙基一維滲透固結(jié)模型數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 滲透固結(jié)微分方程滲透固結(jié)微分方程方程求解方程求解 理論解答理論解答固結(jié)程度固結(jié)程度 固結(jié)度的概念固結(jié)度

35、的概念一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水Terzaghi一維滲流固結(jié)模型一維滲流固結(jié)模型l 實(shí)踐背景：大面積均布荷載實(shí)踐背景：大面積均布荷載側(cè)限狀態(tài)的簡(jiǎn)化模型側(cè)限狀態(tài)的簡(jiǎn)化模型pz=p不透水不透水巖層巖層飽和飽和壓縮層壓縮層pK0pK0pF處于側(cè)限狀態(tài)，滲流和土體的變形只沿豎向發(fā)生處于側(cè)限狀態(tài)，滲流和土體的變形只沿豎向發(fā)生p不變形不變形的鋼筒的鋼筒4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水鋼筒鋼筒彈簧彈簧 水體水體 帶孔活塞帶孔活塞 活塞小孔大小活塞小孔大小滲透固結(jié)過(guò)程

36、滲透固結(jié)過(guò)程初始狀態(tài)初始狀態(tài)邊界條件邊界條件相間相互作用相間相互作用物理模型物理模型p側(cè)限條件側(cè)限條件 土骨架土骨架 孔隙水孔隙水 排水頂面排水頂面 滲透性大小滲透性大小土體的固結(jié)土體的固結(jié)p4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論Terzaghi一維滲流固結(jié)模型一維滲流固結(jié)模型仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水pwph 0t 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=0hh 0h t0附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u 0 t附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u =

37、0有效應(yīng)力有效應(yīng)力: : z=p4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論Terzaghi一維滲流固結(jié)模型一維滲流固結(jié)模型仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水土層是均質(zhì)且完全飽和土層是均質(zhì)且完全飽和土顆粒與水不可壓縮土顆粒與水不可壓縮水的滲出和土層壓縮只沿豎向發(fā)生水的滲出和土層壓縮只沿豎向發(fā)生滲流符合達(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)荷載均布荷載均布, ,瞬時(shí)施加，瞬時(shí)施加，總應(yīng)力不隨時(shí)間變化總應(yīng)力不隨時(shí)間變化u 基本假定基本假定u 基本變基本變量量總應(yīng)力總應(yīng)力已知已知有效應(yīng)力

38、原理有效應(yīng)力原理超靜孔隙水壓超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布力的時(shí)空分布4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論數(shù)數(shù) 學(xué)學(xué) 模模 型型仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水u0=pt=0u=p z =0t= u=0 z =pzu0t u0p 不透水巖層不透水巖層z排水面排水面Hu ：超靜孔壓：超靜孔壓z ：有效應(yīng)力：有效應(yīng)力p ：總附加應(yīng)力：總附加應(yīng)力u+ z =ppF土層超靜孔壓是土層超靜孔壓是z z和和t t的函數(shù)，滲流固的函數(shù)，滲流固結(jié)的過(guò)程取決于土層可壓縮性（總排結(jié)的過(guò)程取決于土層可壓縮性（總排水量）和滲透性（滲透速度）水量）和滲透性（

39、滲透速度）4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論數(shù)數(shù) 學(xué)學(xué) 模模 型型仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水p 不透水巖層不透水巖層z排水面排水面Hu0=pu ：超靜孔壓：超靜孔壓z ：有效應(yīng)力：有效應(yīng)力p ：總附加應(yīng)力：總附加應(yīng)力u+ z =pu0：初始超靜孔壓：初始超靜孔壓zdz微單元微單元t時(shí)刻時(shí)刻q(qdz)z q dz11微小單元（微小單元（11dz）微小時(shí)段（微小時(shí)段（dt） 土的壓縮特性土的壓縮特性 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理 達(dá)西定律達(dá)西定律滲流固結(jié)滲流固結(jié)基本方程基本方程土骨架的體積變化土骨架的體積變化孔隙體積的變化孔

40、隙體積的變化流入流出水量差流入流出水量差連續(xù)性連續(xù)性條件條件zu4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論數(shù)數(shù) 學(xué)學(xué) 模模 型型仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水固體體積：固體體積：111Vdzconst1e 2111VeVe(dz)1e 孔隙體積：孔隙體積：dtdt時(shí)段內(nèi)：時(shí)段內(nèi)：孔隙體積的變化流出的水量孔隙體積的變化流出的水量2Vqqdtqqdzdtdzdttzz 11eq1etz q(qdz)z q dz11z4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論數(shù)數(shù) 學(xué)學(xué) 模模

41、型型仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水dtdt時(shí)段內(nèi)：時(shí)段內(nèi)：孔隙體積的變化流出的水量孔隙體積的變化流出的水量11eq1etz uwhkuqAkikikzz 221wauku1etz 212wk 1euutaz zz(u)euaaatttt 達(dá)西定律達(dá)西定律: :土的壓縮性：土的壓縮性：zea 有效應(yīng)力原理：有效應(yīng)力原理：zzu 孔隙體積的變化土骨架的體積變化孔隙體積的變化土骨架的體積變化u - 超靜孔壓超靜孔壓4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論數(shù)數(shù) 學(xué)學(xué) 模模 型型仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水uCv 反映土的固結(jié)特性：

42、孔壓消散的快慢固結(jié)速度反映土的固結(jié)特性：孔壓消散的快慢固結(jié)速度uCv 與滲透系數(shù)與滲透系數(shù)k成正比，與壓縮系數(shù)成正比，與壓縮系數(shù)a成反比；成反比；u單位：?jiǎn)挝唬篶m2/s；m2/year，粘性土一般在，粘性土一般在 10-4 cm2/s 量級(jí)量級(jí)1vwk(1e )Ca 212wk 1euutaz 2v2uuCtz F 固結(jié)系數(shù)固結(jié)系數(shù):4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論數(shù)數(shù) 學(xué)學(xué) 模模 型型仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水方程求解方程求解 - - 解題思路解題思路2v2uuCtz 反映了超靜孔壓的消散速度與孔壓沿豎向的分布有

43、關(guān)反映了超靜孔壓的消散速度與孔壓沿豎向的分布有關(guān)是一線性齊次拋物型微分方程式，與熱傳導(dǎo)擴(kuò)散方程形式上完全是一線性齊次拋物型微分方程式，與熱傳導(dǎo)擴(kuò)散方程形式上完全相同，一般可用分離變量方法求解相同，一般可用分離變量方法求解其一般解的形式為：其一般解的形式為：只要給出定解條件，求解滲透固結(jié)方程，可得出只要給出定解條件，求解滲透固結(jié)方程，可得出u(z,tu(z,t) )tCAveAzCAzCtzu2)sincos(),(21F 滲透固結(jié)微分方程：滲透固結(jié)微分方程：4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水p

44、 不透水不透水z排水面排水面Hzuu ：超靜孔壓：超靜孔壓z ：有效應(yīng)力：有效應(yīng)力p ：總附加應(yīng)力：總附加應(yīng)力u0：初始超靜孔壓：初始超靜孔壓ou+ z =p u0=pzuz=p0t 0 z H:u=p t0z=0: u=0z=H: u z t 0 z H: u=0初始條件初始條件 邊界條件邊界條件4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論方程求解方程求解 邊界條件邊界條件仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水p 不透水不透水z排水面排水面Hzuo2v2uuCtz 微分方程：微分方程： 初始條件和邊界條件初始條件和邊界條件5 , 3 ,

45、1meH2zmsinm1p4u1mT4mt , zv22tHCT2vv 為無(wú)量綱數(shù)，稱為時(shí)間因數(shù)，為無(wú)量綱數(shù)，稱為時(shí)間因數(shù)，反映超反映超靜孔壓消散的程度也即固結(jié)的程度靜孔壓消散的程度也即固結(jié)的程度 方程的解：方程的解：4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論方程求解方程求解 方程的解方程的解仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水5 , 3 , 1meH2zmsinm1p4u1mT4mt , zv22滲流滲流z zu u0 0=p=p不透水不透水排水面排水面HTv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=F從超靜孔壓分布從超靜孔壓分

46、布u-z曲線的曲線的移動(dòng)情況可以看出滲流固結(jié)移動(dòng)情況可以看出滲流固結(jié)的進(jìn)展情況的進(jìn)展情況Fu-z曲線上的切線斜率反映曲線上的切線斜率反映該點(diǎn)的水力梯度水流方向該點(diǎn)的水力梯度水流方向思考：思考：兩面排水時(shí)如何計(jì)算？?jī)擅媾潘畷r(shí)如何計(jì)算？4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論方程求解方程求解 固結(jié)過(guò)程固結(jié)過(guò)程 方程的解：方程的解：仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水滲流滲流排水面排水面H滲流滲流z z排水面排水面HTv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=u u0 0=p=p 雙面排水的情雙面排水的情況況u上半部和單面排水的上半

47、部和單面排水的解完全相同解完全相同u下半部和上半部對(duì)稱下半部和上半部對(duì)稱4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 一維滲流固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論方程求解方程求解 固結(jié)過(guò)程固結(jié)過(guò)程仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的概念固結(jié)度的概念F一點(diǎn)一點(diǎn)M的固結(jié)度：的固結(jié)度：其有效應(yīng)力其有效應(yīng)力zt對(duì)總應(yīng)力對(duì)總應(yīng)力 z的比值的比值Uz,t=01：表征一點(diǎn)超靜孔表征一點(diǎn)超靜孔壓的消散程度壓的消散程度 dzdzu1dzdzUzt , zH0zH0t , zt總應(yīng)力分布面積總應(yīng)力分布面

48、積有效應(yīng)力分布面積有效應(yīng)力分布面積zt , zzt , zzzzt , zu1uU zHzuoM z zUt=01：表征一層土超靜孔壓的消散程度表征一層土超靜孔壓的消散程度F一層土的平一層土的平均固結(jié)度均固結(jié)度仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水F 平均固結(jié)度平均固結(jié)度U Ut t與沉降量與沉降量S St t之間的關(guān)系之間的關(guān)系t時(shí)刻：時(shí)刻： SUStt 確定沉降過(guò)程也即確定沉降過(guò)程也即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.t 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

49、 SSUtt固結(jié)度固結(jié)度等于等于t t時(shí)刻的沉降量時(shí)刻的沉降量與最終沉降量之比與最終沉降量之比4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的概念固結(jié)度的概念仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水F 均布荷載單向排水均布荷載單向排水 H0zH0t , ztdzdzu1U 圖表解：圖表解： P147P147，圖圖4-294-29，曲線，曲線v22T4m1m22tem181U 一般解：一般解：v2T42te81U 近似解：近似解： 簡(jiǎn)化解簡(jiǎn)化解 1UU3T6 . 0U085. 0U1lg933. 0T6 . 0U4UTttvttvt2tv地基的平均

50、固結(jié)度計(jì)算地基的平均固結(jié)度計(jì)算Ut是是Tv的單值函數(shù)，的單值函數(shù)，Tv可可反映固結(jié)的程度反映固結(jié)的程度4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水0.00.20.40.0010.11時(shí)間因數(shù)時(shí)間因數(shù) T Tv v固結(jié)度固結(jié)度 U Ut t0.60.81.00.01不透水邊界不透水邊界透水邊界透水邊界滲滲流流1234.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算地基的平均固結(jié)度計(jì)算地基的平均固結(jié)度計(jì)算F 三種基本情況三種基本情況仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水地基的

51、平均固結(jié)度計(jì)算地基的平均固結(jié)度計(jì)算（1） 壓縮應(yīng)力分布不同時(shí)壓縮應(yīng)力分布不同時(shí)abpp工程背景工程背景H H小，小，p p面積大面積大自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力底面接近零底面接近零自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力和和3 3類似類似底面不接近零底面不接近零公式公式(4-56)-(4-56)-(4-604-60) )，圖，圖4-29 4-29 疊加原理，公式疊加原理，公式(4-61) - (4-61) - (4-64-63)3)計(jì)算公式計(jì)算公式應(yīng)力分布應(yīng)力分布基本情況基本情況 1 2 3 4 5不透水不透水透水透水papb =1 = =0 1 14.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體

52、的滲流固結(jié)理論 - - 固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算F 常見(jiàn)計(jì)算條件常見(jiàn)計(jì)算條件仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水（2 2）雙面排水時(shí)）雙面排水時(shí)F無(wú)論哪種情況，均按情況無(wú)論哪種情況，均按情況1 1計(jì)算計(jì)算F壓縮土層深度壓縮土層深度H H取取1/21/2值值tHCT2vv 應(yīng)力分布應(yīng)力分布基本情況基本情況 1 2 3 4 5透水透水透水透水2H4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算地基的平均固結(jié)度計(jì)算地基的平均固結(jié)度計(jì)算F 常見(jiàn)計(jì)算條件常見(jiàn)計(jì)算條件仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論

53、- - 工程問(wèn)題工程問(wèn)題有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題F求某一時(shí)刻求某一時(shí)刻t t的固結(jié)度與沉降量的固結(jié)度與沉降量F求達(dá)到某一固結(jié)度所需要的時(shí)間求達(dá)到某一固結(jié)度所需要的時(shí)間F根據(jù)前一階段測(cè)定的沉降時(shí)間曲根據(jù)前一階段測(cè)定的沉降時(shí)間曲線，推算以后的沉降時(shí)間關(guān)系線，推算以后的沉降時(shí)間關(guān)系仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水n 求某一時(shí)刻求某一時(shí)刻t t的固的固結(jié)度與沉降量結(jié)度與沉降量Tv=Cvt/H22vvT4t,(T )28U1e St=Ut S 有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題t4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 工程問(wèn)題工程問(wèn)題仁者樂(lè)山

54、仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水n 求達(dá)到某一沉降量求達(dá)到某一沉降量( (固結(jié)度固結(jié)度) )所需要的時(shí)間所需要的時(shí)間Ut= St /S 從從 Ut 查表（計(jì)算）確定查表（計(jì)算）確定 Tv v2vCHTt 有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 工程問(wèn)題工程問(wèn)題仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水n 根據(jù)前一階段測(cè)定的沉降時(shí)間曲根據(jù)前一階段測(cè)定的沉降時(shí)間曲線，推算以后的沉降時(shí)間關(guān)系線，推算以后的沉降時(shí)間關(guān)系tte1U 有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題題F對(duì)于各種初始應(yīng)力分布，對(duì)于各種初始應(yīng)力分布，固結(jié)度均可寫(xiě)成：固結(jié)度均

55、可寫(xiě)成：已知：已知：t t1 1S S1 1t t2 2S S2 2公式計(jì)算公式計(jì)算 ， 計(jì)算計(jì)算t t3 3S S3 34.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 工程問(wèn)題工程問(wèn)題仁者樂(lè)山仁者樂(lè)山 智者樂(lè)水智者樂(lè)水4.5 4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論 - - 固結(jié)系數(shù)確定方法固結(jié)系數(shù)確定方法固結(jié)系數(shù)確定方法固結(jié)系數(shù)確定方法F固結(jié)系數(shù)固結(jié)系數(shù) Cv為反映固結(jié)速度的指標(biāo)為反映固結(jié)速度的指標(biāo), Cv 越越大，固結(jié)越快，確定方法有四種：大，固結(jié)越快，確定方法有四種： 直接計(jì)算法直接計(jì)算法 直接測(cè)量法直接測(cè)量法 時(shí)間平方根法時(shí)間平方根法經(jīng)驗(yàn)方法經(jīng)驗(yàn)方法 時(shí)間對(duì)數(shù)法時(shí)間對(duì)數(shù)法經(jīng)驗(yàn)方法經(jīng)驗(yàn)方