土力學四+土的變形性質及(鄭教材

1、第四章第四章 土的變形性質及地基沉降計算土的變形性質及地基沉降計算1、土的變形性質土的變形性質實驗實驗（室內(nèi)實驗、現(xiàn)場實驗）（室內(nèi)實驗、現(xiàn)場實驗） -變形曲線、變形性指標變形曲線、變形性指標應力歷史對粘性土壓縮性的影響應力歷史對粘性土壓縮性的影響2、地基沉降計算地基沉降計算 總沉降總沉降 沉降差沉降差 、傾斜傾斜 飽和黏土地基隨時間的沉降飽和黏土地基隨時間的沉降小結小結 習題習題3/4/51、土的變形性質土的變形性質實驗（實驗（室內(nèi)壓縮試驗室內(nèi)壓縮試驗）變形曲線變形曲線（ e-p關系曲線，關系曲線，e-lgp曲線曲線 變形變形指標指標（壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a ，壓縮指數(shù)Cc ，壓縮模量(Es) ，

2、體積壓縮系數(shù)mv ，變形模量E0 ， 膨脹指數(shù) Cs應力歷史對粘性土壓縮性的影響應力歷史對粘性土壓縮性的影響（正常固結土，正常固結土，超固結土，欠固結土， OCR土的超固結比，土的前期固結壓力， e 小小 結結2、地基沉降計算、地基沉降計算總沉降（總沉降（分層總和法分層總和法計算，建筑地基基礎設計規(guī)范計算沉降差沉降差 、傾斜、傾斜，局部傾斜局部傾斜 飽和黏土地基隨時間的沉降（飽和黏土地基隨時間的沉降（飽和土的滲透固結，飽和土的滲透固結，土體的固結變形過程就是土中超孔隙水壓力轉化為土骨架有效應力的過程。太沙基一維滲流固結理論， u微分方程，求得任意時刻、任意深度的孔隙水壓力值，固結度Ut ， T

3、v時間因數(shù)， Cv土層的固結系數(shù)、測定，隨時間的沉降計算瞬時沉降(亦稱初始沉降)固結沉降(亦稱主固結沉降) 次固結沉降(亦稱蠕變沉降) 土的彈性變形性質土的彈性變形性質在應力不高的情況下，地基受到荷載作用在應力不高的情況下，地基受到荷載作用所產(chǎn)生的沉降可近似地當作彈性變形，一所產(chǎn)生的沉降可近似地當作彈性變形，一般把地基當成彈性半無限體。般把地基當成彈性半無限體。z/0應變應力E土的變形模量：土的變形模量：縱橫/ 泊松比泊松比：n應力與應變的關系（廣義虎克定律）應力與應變的關系（廣義虎克定律）)(1)(1)(1000zxyyyzxxyxzzEEE當側向應變?yōu)榱?，當側向應變?yōu)榱悖?即即 0yxnk

4、0為土的靜止側壓力系數(shù)為土的靜止側壓力系數(shù) :zzyxk01側向應力側向應力土的壓縮模量土的壓縮模量 （無側向膨脹變形模量）（無側向膨脹變形模量）sE)121 (20ssEEE0E變形模量變形模量（無側向約束）（無側向約束）z壓縮模量壓縮模量（有側向約束）（有側向約束）sEz（4-9）土的壓縮性土的壓縮性土在壓力作用下，土體積產(chǎn)生的變化等于孔隙體積土在壓力作用下，土體積產(chǎn)生的變化等于孔隙體積的變化量。的變化量。土的壓縮性與土的類別、土的應力歷史有關土的壓縮性與土的類別、土的應力歷史有關 。分級加垂直荷載，每級荷載待土樣分級加垂直荷載，每級荷載待土樣沉降穩(wěn)定后，測出土樣下沉量。沉降穩(wěn)定后，測出土

5、樣下沉量。一一.壓縮試驗壓縮試驗(有側限有側限)荷載環(huán)刀加壓活塞底座透水石剛性護環(huán)圖4-1室內(nèi)壓縮試驗土 樣100 0ssssvhhhhhvveiiiiesheheh111000土樣顆粒換算高度：土樣顆粒換算高度：FWhsss建立建立eipi的關系曲線的關系曲線0011heehii0000000011ehhheeheeehhiiiiP1PiP0 =0e0e1eih1hihh 0壓縮曲線壓縮曲線(e-P曲線曲線, e-log P曲線曲線)：isisis(4-1)(4-2)土的土的壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)：）或12/(kPakNmpea壓縮曲線壓縮曲線a 1-2壓縮模量壓縮模量Es（kPa、MPa）與壓縮

6、系數(shù)與壓縮系數(shù)a的關系：的關系：0021120102122-111eeeepphhhhpppEs體積壓縮系數(shù)體積壓縮系數(shù)mv: 體應變體應變/垂直應力垂直應力=垂直應變垂直應變/垂直應力垂直應力vsmE112212-1ppeea00001heeehhii0i00i1/eeehhP1P2P0 =0he0e1e2h1h2h2-1ah 0(4-7)(4-8)壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)Cc 壓縮曲線壓縮曲線1221logppeeCc卸載回彈卸載回彈壓縮曲線壓縮曲線Pe再壓縮再壓縮卸載回彈和卸載回彈和再壓縮曲線再壓縮曲線分支的斜率分支的斜率Cs稱為稱為膨脹指數(shù)膨脹指數(shù)膨脹指數(shù)膨脹指數(shù)CS壓縮曲線壓縮曲線土的壓縮性

7、土的壓縮性壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a1-2壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)Cc壓縮模量壓縮模量Es低壓縮性土低壓縮性土=0.115中壓縮性土中壓縮性土0.10.50.20.4415高壓縮性土高壓縮性土= 0.50.4 p0pc p0欠固結粘土欠固結粘土 pc 1 處于沉積過處于沉積過程中，土在自程中，土在自重作用下尚未重作用下尚未完全固結完全固結 OCR1自重壓力自重壓力 p0有一部分有一部分pc發(fā)揮了發(fā)揮了有效應力作用有效應力作用, 還有一部分還有一部分沒有轉化成有效應力。沒有轉化成有效應力?，F(xiàn)在地面現(xiàn)在地面 剝蝕前地面剝蝕前地面經(jīng)驗方法確定前期固結壓力經(jīng)驗方法確定前期固結壓力pcPc如果取土樣試驗試驗時土樣的性質

8、和處于地下時的狀態(tài)完全一樣，當施加在土層上的荷載小于土的前期固結壓力時，則土層變形微小，當荷載超過土的前期固結壓力時，則土層的變形將有明顯的變化，因此可以把土的前期固結壓力看作是土層在荷載作用下其變形性質發(fā)生變化的臨界指標。 但取樣卸荷與試驗的擾動作用，沒有明顯的轉折點 卡薩格蘭德的經(jīng)驗圖解法 對試驗曲線進行校正，對試驗曲線進行校正， 得到近似于得到近似于原位土的壓縮曲線原位土的壓縮曲線正常固結土、正常固結土、欠固結土欠固結土原位土的壓縮曲線原位土的壓縮曲線e00.42e0Pc正常固結粘土正常固結粘土00logpppCce原位土固結線原位土固結線試驗壓縮曲線試驗壓縮曲線pp00pee00000

9、0011eeheeehhhsiiiiiiciniiipppCehs1110)lg(1（4-11）欠固結粘土欠固結粘土ccpppce0logpp00pcpee0ciiiciniiiniipppcehss011lg100000011eeheeehhhsiii（4-14）超固結土超固結土原位土的壓縮曲線原位土的壓縮曲線e00.42e0對試驗曲線進行校正，對試驗曲線進行校正， 得到近似于得到近似于原位土的壓縮曲線原位土的壓縮曲線 P0Pc超固結粘土超固結粘土)log()log(00cccspppcppcepp00pcp0ee原位土固結線原位土固結線lglg1)(00102111ciiiciicisin

10、iiiiniiniipppcppcehssss00000011eeheeehhhsiii（4-12）超固結粘土超固結粘土pp00pcp0ee)log(00pppces000lg()1iiiisiiihppscep00000011eeheeehhhsiii（4-13）地基沉降計算地基沉降計算地基沉降問題地基沉降問題 （1）平均總沉降）平均總沉降 （2）沉降差）沉降差 （3）基礎傾斜）基礎傾斜 （4）隨時間的沉降）隨時間的沉降基礎基礎基礎基礎基礎基礎基礎基礎指砌體承重結構沿縱墻610m內(nèi)基礎兩點間的沉降差與其距離的比值。 沉降分析：沉降分析： 瞬時沉降瞬時沉降-當荷載剛加上，在很短的時間內(nèi)產(chǎn)生的當

11、荷載剛加上，在很短的時間內(nèi)產(chǎn)生的沉降。這是土骨架產(chǎn)生彈性和塑性變形的結果。沉降。這是土骨架產(chǎn)生彈性和塑性變形的結果。 主固結沉降主固結沉降（滲透固結沉降）（滲透固結沉降）-飽和粘土地基在荷飽和粘土地基在荷載作用下，孔隙水被擠出而產(chǎn)生滲透固結的結果。載作用下，孔隙水被擠出而產(chǎn)生滲透固結的結果。 次固結沉降次固結沉降-地基孔隙水基本停止擠出后，顆粒和地基孔隙水基本停止擠出后，顆粒和結合水之間的剩余應力尚在調整而引起的沉降。結合水之間的剩余應力尚在調整而引起的沉降。對于砂土地基、非飽和粘性土地基，其沉降主要對于砂土地基、非飽和粘性土地基，其沉降主要 是瞬時沉降。是瞬時沉降。 對于一般飽和粘性土地基，

12、以主固結沉降為主。對于一般飽和粘性土地基，以主固結沉降為主。 如粘性土中有機質含量較多，則次固結沉降起如粘性土中有機質含量較多，則次固結沉降起 主要作用。主要作用。瞬時沉降：彈性理論公式瞬時沉降：彈性理論公式最終沉降：分層總和法、規(guī)范法最終沉降：分層總和法、規(guī)范法1sisvihhvvepEhmphEphepaheeheeehhhsvsii000000000000111土樣壓縮量土樣壓縮量0011ehehhiis0011eehhii沉降計算基本公式沉降計算基本公式:一、平均總沉降一、平均總沉降 （一）分層總和法（一）分層總和法-把土層分成許多薄層，分別計算把土層分成許多薄層，分別計算 每個薄層的

13、壓縮變形量，最后疊加而成總每個薄層的壓縮變形量，最后疊加而成總 沉降。沉降。 假定：土層在自重壓力作用下沉降早已完成；假定：土層在自重壓力作用下沉降早已完成； 在荷載應力作用下，土層只產(chǎn)生垂直變形，無在荷載應力作用下，土層只產(chǎn)生垂直變形，無 側向膨脹；側向膨脹； 采用基底中心點下的附加應力計算地基的變形采用基底中心點下的附加應力計算地基的變形 量；量； 計算一定深度內(nèi)的沉降量；（壓縮層厚度）計算一定深度內(nèi)的沉降量；（壓縮層厚度）a或Es0ppz（一）分層總和法；（二）（一）分層總和法；（二）規(guī)范法；規(guī)范法；p 需要確定的幾個問題：需要確定的幾個問題： 如何分層如何分層; 壓縮層厚度壓縮層厚度;

14、 分層土的壓縮曲線或壓縮性指標分層土的壓縮曲線或壓縮性指標; 分層土所受附加應力情況分層土所受附加應力情況;(hi0.4b)計算步驟計算步驟：0ppz壓縮層厚度壓縮層厚度hc的確定方法：的確定方法： 1.鐵路橋涵設計規(guī)范采用方法鐵路橋涵設計規(guī)范采用方法)10(5zzzq軟弱地基hc2.建筑地基基礎設計規(guī)范推薦方法建筑地基基礎設計規(guī)范推薦方法試算：試算： 1）確定）確定 ，計算，計算 深度范深度范 圍內(nèi)的總變形量圍內(nèi)的總變形量S 2）根據(jù)基礎寬度）根據(jù)基礎寬度b 確定確定 （查表（查表4-4），計算），計算 厚厚 的土層變形量的土層變形量 要求滿足要求滿足 否則調整否則調整 大小再驗算大小再驗算

15、hchczzSSS025. 0hchcZ如計算深度范圍內(nèi)存在基巖，如計算深度范圍內(nèi)存在基巖， 取在基巖面；取在基巖面；如無相鄰荷載影響時，可按簡化公式：如無相鄰荷載影響時，可按簡化公式：如算得的如算得的 以下還有較軟土層，還得繼續(xù)往下以下還有較軟土層，還得繼續(xù)往下算算hc)4 . 05 . 2(Lnbbhchcb分層總和法計算步驟：分層總和法計算步驟：1、將地基土分層，、將地基土分層， （b為基礎寬度）為基礎寬度） 不同土層的分界面及地下水位面處應作為分層面不同土層的分界面及地下水位面處應作為分層面bhi4 . 02、計算基底壓力、計算基底壓力p、基底附加壓力、基底附加壓力p0（凈壓力）凈壓力

16、） 0pizi3、計算每層土分界面上的自重壓力、計算每層土分界面上的自重壓力 及每層土分界面上的附加應力及每層土分界面上的附加應力4、確定壓縮層厚度、確定壓縮層厚度hc_ziq_zi5、計算每層土的平均自重壓力、計算每層土的平均自重壓力 和平均附加應力和平均附加應力6、計算每層土的沉降量、計算每層土的沉降量Siiss7、計算總沉降、計算總沉降例例4-2e pie1ie2epEhmphEphepaheehsivisiiiii00111_ziq_ziziq i 自重應力從地面開始計算深度，附加應力從基底開始計算深度自重應力從地面開始計算深度，附加應力從基底開始計算深度p正常固結粘土正常固結粘土00

17、logpppCce原位土固結線原位土固結線試驗壓縮曲線試驗壓縮曲線pp00pee0欠固結粘土欠固結粘土ccpppce0logpp00pcpee0超固結粘土超固結粘土pp00pcp0ee)log(00pppces超固結粘土超固結粘土)log()log(00cccspppcppcepp00pcp0ee原位土固結線原位土固結線例例4-2： 某廠房柱下單獨方形基礎，已知基礎底面積尺寸為某廠房柱下單獨方形基礎，已知基礎底面積尺寸為4m4m，埋深，埋深d1.0m，地基為粉質粘土，地下水位距天，地基為粉質粘土，地下水位距天然地面然地面3.4m。上部荷重傳至基礎頂面。上部荷重傳至基礎頂面F1440kN，土的天

18、，土的天然容重然容重 16.0kN/m，飽和容重，飽和容重 sat17.2kN/m，有關，有關計算資料如例圖計算資料如例圖4-1。試用分層總和法計算基礎最終沉降。試用分層總和法計算基礎最終沉降(已已知知fk=94kPa)。941635.2154.477.4d=1zn65.95718.989zn 0.2qznb83.8hiF31.612.3例圖4-1 分層總和法計算地基沉降量3.412345例題：例題：（二）規(guī)范法（二）規(guī)范法1、鐵路橋涵設計規(guī)范、鐵路橋涵設計規(guī)范 一般土地基：分層總和法一般土地基：分層總和法 軟土地基：軟土地基： （查（查 e-p壓縮曲線）壓縮曲線）iniiiiheeeS112

19、113 . 1ep_ziq_ziziqie1ie2e 建筑地基基礎設計規(guī)范建筑地基基礎設計規(guī)范 ：經(jīng)驗修正系數(shù)，查表，表中經(jīng)驗修正系數(shù)，查表，表中Es采用加權平采用加權平 均值，均值，fk 為地基承載力設計值為地基承載力設計值 p0 ：為基底附加壓力：為基底附加壓力 zi ：為基底以下第：為基底以下第i層底面至基底的距離層底面至基底的距離 ： 為基底面至第為基底面至第i層底面范圍內(nèi)平均附加壓力層底面范圍內(nèi)平均附加壓力 系數(shù)，可查表系數(shù)，可查表_)1()1(_0iiiisiizzEpS_)1()1(_10iiiinisisisszzEpSSSs_i siiiEzihs規(guī)范公式分層總和法公式_)1

20、()1(_0iiiisiizzEpSsiiiEzihs_ 等于等于ab45的面積的面積 iizp_0ziih_為為2345的面積，的面積，1_10iizp等于等于ab23的面積的面積 2 435ab=(ab45的面積的面積)-(ab23的面積的面積)ii-1_0_0ppzz建筑地基基礎設計規(guī)范計算總沉降步驟建筑地基基礎設計規(guī)范計算總沉降步驟1、分層：、分層： 2、確定計算深度、確定計算深度hc_i3、計算、計算、p0、 確定確定zi (i=1,2,n) 查表確定查表確定niiiiisiizzEpss1_11_0)(4、計算、計算snisiiniisEAAE11_5、查表確定、查表確定 表中加權

21、平均值表中加權平均值: sSs6、計算總沉降、計算總沉降nisiiniisEAAE11_0_szpEnns例例4-3： 某廠房柱下單獨方形基礎，已知基礎底面積尺寸為某廠房柱下單獨方形基礎，已知基礎底面積尺寸為4m4m，埋深，埋深d1.0m，地基為粉質粘土，地下水位距天然，地基為粉質粘土，地下水位距天然地面地面3.4m。上部荷重傳至基礎頂面。上部荷重傳至基礎頂面F1440kN，土的天然容重，土的天然容重 16.0kN/m，飽和容重，飽和容重 sat17.2kN/m，有關計算資料，有關計算資料如例圖如例圖4-1。試用規(guī)范法計算基礎最終沉降。試用規(guī)范法計算基礎最終沉降(已知已知fk=94kPa)。9

22、41635.2154.477.4d=1zn65.95718.989zn 0.2qznb83.8hiF31.612.3例圖4-1 分層總和法計算地基沉降量3.4例題：例題：沉降差和傾斜沉降差和傾斜沉降差沉降差指在同一建筑中兩相鄰基礎沉降量的差。指在同一建筑中兩相鄰基礎沉降量的差。傾斜傾斜指單獨一個基礎兩端產(chǎn)生不相等的沉降。指單獨一個基礎兩端產(chǎn)生不相等的沉降。局部傾斜局部傾斜 由于偏心荷載引起的傾斜由于偏心荷載引起的傾斜ABbBABA、端點下的沉降用分層總和法計算基礎bBAtan傾斜度：由于相鄰基礎影響引起的傾斜由于相鄰基礎影響引起的傾斜 1、相鄰基礎同時修建、相鄰基礎同時修建甲甲乙乙乙甲甲：zz

23、z甲基向乙基方向傾斜甲基向乙基方向傾斜2、在舊基礎旁建新基礎、在舊基礎旁建新基礎甲（舊）甲（舊）乙（新）乙（新）受乙基礎影響，受乙基礎影響，將產(chǎn)生新的較將產(chǎn)生新的較小的沉降，向乙小的沉降，向乙方向傾斜方向傾斜乙zz舊基對新基影響舊基對新基影響不顯著。新基下不顯著。新基下原存壓力除土自原存壓力除土自重外，應加上甲重外，應加上甲基礎荷載引起的基礎荷載引起的附加應力附加應力甲原zzzqq3、在沉降尚未穩(wěn)定的舊基礎旁建新基礎、在沉降尚未穩(wěn)定的舊基礎旁建新基礎原乙甲土中原存壓力為應力引起甲基礎沉降的附加zzzzzqquu甲（舊）甲（舊）乙（新）乙（新） 由于地基土的性質在水平方向有變化引起由于地基土的性

24、質在水平方向有變化引起的傾斜的傾斜例題：例題：飽和粘土的滲透固結和太沙基一維固結理論飽和粘土的滲透固結和太沙基一維固結理論飽和砂土受壓力作用，沉降很快，很短時間內(nèi)下沉達穩(wěn)飽和砂土受壓力作用，沉降很快，很短時間內(nèi)下沉達穩(wěn)定。因為土孔隙較粗，水很快被擠出。定。因為土孔隙較粗，水很快被擠出。飽和粘土受壓力作用，沉降緩慢，下沉穩(wěn)定需一定時間。飽和粘土受壓力作用，沉降緩慢，下沉穩(wěn)定需一定時間。因為粘土顆粒微細，土中含結合水，孔隙水不易滲出。因為粘土顆粒微細，土中含結合水，孔隙水不易滲出。ts0砂土砂土飽和粘土飽和粘土研究飽和粘土在一定研究飽和粘土在一定 壓力作用下的沉降隨壓力作用下的沉降隨 時間變化的規(guī)

25、律。時間變化的規(guī)律。假定：飽和粘土的沉降快慢，取決于孔隙水的滲流假定：飽和粘土的沉降快慢，取決于孔隙水的滲流 速度速度 v。 在沉降過程中孔隙體積的改變量，等于孔隙在沉降過程中孔隙體積的改變量，等于孔隙 水的滲出量。水的滲出量。 滲透固結滲透固結-飽和粘土在壓力作用下，伴隨著孔飽和粘土在壓力作用下，伴隨著孔隙水的被擠出，孔隙體積產(chǎn)生壓縮，從而使土體隙水的被擠出，孔隙體積產(chǎn)生壓縮，從而使土體趨于密實。趨于密實。單向滲透固結（一維滲透固結）單向滲透固結（一維滲透固結）-產(chǎn)生滲流和產(chǎn)生滲流和變形只是在垂直方向。變形只是在垂直方向。 飽和粘土的滲透固結模型飽和粘土的滲透固結模型p00putptSupp

26、ut,000隨著水流滲出pput000u量最終沉降S超靜水壓超靜水壓超靜水壓超靜水壓wphwuh 土在外力作用下，隨著孔隙水的排出，有效壓力土在外力作用下，隨著孔隙水的排出，有效壓力和孔隙水壓力隨之發(fā)生變化和孔隙水壓力隨之發(fā)生變化 : 外力剛加上瞬間，外力剛加上瞬間， =0，u= (外力）外力） ； 隨著孔隙水的排出，隨著孔隙水的排出， u逐漸減小，逐漸減小，增大增大; 當超靜水壓逐漸趨于消失（消散），當超靜水壓逐漸趨于消失（消散）， = (外力），外力）， u=0 (外力）外力）= + upEhmphEphepaheehsvs0000000011總沉降?)()(tzttpStzp時刻的有效應

27、力應等于時刻的沉降量總?)(ttztzuu總n太沙基一維滲透固結理論太沙基一維滲透固結理論 1.基本假設：基本假設：土均質、各向同性、完全飽和；土均質、各向同性、完全飽和； 土粒、孔隙水不可壓縮；土粒、孔隙水不可壓縮； 土中水的運動服從達西定律；土中水的運動服從達西定律；v=ki 土的壓縮和水的滲透只沿豎向發(fā)生；土的壓縮和水的滲透只沿豎向發(fā)生； 在固結過程中，土的滲透系數(shù)在固結過程中，土的滲透系數(shù)k、壓縮系數(shù)、壓縮系數(shù)a 都為常數(shù)；都為常數(shù)； 荷載為一次驟然施加；荷載為一次驟然施加；？固結度？有效壓力超靜水壓總，ssUutttt?突加滿布壓力突加滿布壓力p0砂土砂土 飽和粘土飽和粘土砂土砂土d

28、zzuktzdq22),(（單位時間里體積（單位時間里體積元排出的水量）元排出的水量）tuaedztvv1（單位時間里（單位時間里Vv的改變量）的改變量） 2. 超靜水壓超靜水壓uqq+dq11dzdh根據(jù)土中水的滲流根據(jù)土中水的滲流達西公式：達西公式：根據(jù)土的壓縮性質：根據(jù)土的壓縮性質：雙面排水雙面排水2222)1(zuczuaektuv超靜水壓偏微分方程（一維固結方程）超靜水壓偏微分方程（一維固結方程）邊界條件和初始條件：邊界條件和初始條件：)20(0,0,2; 0, 0, 0)20(, 00HzutuHzuztHzput用分離變量法解偏微分方程用分離變量法解偏微分方程突加滿布壓力突加滿布

29、壓力p0砂土砂土飽和粘土飽和粘土砂土砂土2HZCv為固結系數(shù)為固結系數(shù)=aek)1 ( (4-42)突加滿布壓力突加滿布壓力p0砂土砂土飽和粘土飽和粘土xzH022zuctuv邊界條件和初始條件：邊界條件和初始條件：)0(0,0,; 0, 0, 0)0(, 00HzutzuHzuztHzput單面排水單面排水超靜水壓偏微分方程超靜水壓偏微分方程（一維固結方程）（一維固結方程）用分離變量法解偏微分方程用分離變量法解偏微分方程02)exp()sin(12),(mvTMHMzMptzu半）為飽和黏土層厚度的一HHtcTmmMvv(.3 , 2 , 1 , 0),12(212Tv為時間因素，為時間因素

30、，無量綱參數(shù)無量綱參數(shù)uzt=t1t=t2p2Ht=0tpHuzt=0t=t1t=t2t為飽和黏土層的厚度）（H單面排水單面排水雙雙面排水面排水(4-44)(4-45)3.固結度固結度U 固結度是表示在荷載作用下，經(jīng)過一定時間固結度是表示在荷載作用下，經(jīng)過一定時間t土土層完成全部下沉量的百分數(shù)。層完成全部下沉量的百分數(shù)。U(t) = St / S雙面排水雙面排水單面排水單面排水pHmupHmssUpHmupHmssUvmvtvmvt)(2)(2HudzppuHudzppuHmHm0201112111up t時間時間:Stpt時，S022)exp(121mvTMMU2.3,2, 1 ,0),12

31、(21HtcTmmMvv雙面排水雙面排水H為土層厚度的一半為土層厚度的一半單面排水單面排水H為土層厚度為土層厚度%)60(4%)30()4exp(81222UUTvUTUv(4-49)(4-50)n已知固結度已知固結度U與時間因素與時間因素Tv的關系，可求解：的關系，可求解： 1）經(jīng)過時間）經(jīng)過時間t的沉降量的沉降量St=? t Tv U S 2）當沉降達）當沉降達St時所需時間時所需時間t=? St U Tv t 2HtcTvv時間因素固結度固結度Ut = St / S固結系數(shù)Cv=aek)1 ( 關系式關系式 確定固結系數(shù)確定固結系數(shù)Cv理論公式：理論公式： 通過壓縮試驗得到一定壓力下的時

32、間通過壓縮試驗得到一定壓力下的時間-壓縮曲線壓縮曲線 aekCv)1( vvvcHtcTvTU2由曲線獲得、由曲線獲得、(min)t土土樣樣高高度度(cm)時間平方根法確定時間平方根法確定Cv：902848. 0tHCv U=90%90t2848. 0%90HtcTUvv%)60(42UUTv022)exp(121mvTMMUTvU60%90%abb/a=1.15TvU試驗曲線試驗曲線直線段OO土中少量空氣壓縮而產(chǎn)生初始沉降abcac/bc=1.15t度高樣土U=90%時間對數(shù)法確定時間對數(shù)法確定Cv：502190. 0tHCv Log t(min) 百百 分分 表表 讀讀 數(shù)數(shù)(mm)U=5

33、0%Log t502190. 0%50HtcTUvvLog t(min) 百百 分分 表表 讀讀 數(shù)數(shù)(mm)倍。加沉降增加一倍，時間增4%)60(42UUTvABABtt4abO兩段曲線之反彎點U=100%C任選兩點 突加滿布壓力突加滿布壓力p飽和粘土飽和粘土z0zz其他荷載形式其他荷載形式zzzz超靜水壓偏微分方程的超靜水壓偏微分方程的邊界條件和初始條件不同，邊界條件和初始條件不同，推導出超靜水壓公式不同推導出超靜水壓公式不同，固結度公式也不同固結度公式也不同單面排水單面排水雙面排水雙面排水4種情況下的種情況下的UTv關系關系壓縮試驗壓縮試驗(固結試驗固結試驗)測測a，測，測Cv例例4-4 某地基為厚度某地基為厚度10m的飽和粘土層，其下為不透水的巖層，的飽和粘土層，其下為不透水的巖層，如例圖如例圖4-2所示，上面作用著大面積均布荷載所示，上面作用著大面積均布荷載p0=200kPa，已，已知該土層的孔隙比知該土層的孔隙比e1=0.8，壓縮系數(shù)，壓縮系數(shù)a=