第四章土的壓縮與固結學習教案

1、會計學1第四章土的壓縮第四章土的壓縮(y su)與固結與固結第一頁，共85頁。4.1 4.1 概述概述 4.2 4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法4.3 4.3 一維壓縮性及其指標一維壓縮性及其指標4.4 4.4 單一單一(dny)(dny)土層一維壓土層一維壓縮問題縮問題4.5 4.5 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算4.6 4.6 飽和土體的滲流固結理論飽和土體的滲流固結理論第1頁/共85頁第二頁，共85頁。自重應力壓縮自重應力壓縮(y su)穩(wěn)定穩(wěn)定附加應力導致地基土體變形附加應力導致地基土體變形體積(tj)變形形狀(xngzhun)變形由正應力引起，會使土的體積縮小壓

2、密，不會導致土體破壞形狀變形主要由剪應力引起，當剪應力超過一定限度時，土體將產生剪切破壞，此時的變形將不斷發(fā)展。通常在地基中是不允許發(fā)生大范圍剪切破壞的。本章討論重點4.1 4.1 概概 述述第2頁/共85頁第三頁，共85頁。關于比薩斜塔關于比薩斜塔(b s xi t)的糾偏情的糾偏情況況以“斜而不倒”聞名天下。始建于1174年，1350年完工，完工時已偏離2.1 m。1590年，意大利偉大科學家伽俐略曾在斜塔的頂層做過自由落體運動的實驗。1990年代，比薩斜塔的塔心已經偏離垂直線超過4.5米。意大利政府成立(chngl)了“比薩斜塔拯救委員會”并向全世界征集“扶正”和延緩比薩斜塔傾斜速度的辦

3、法。工工 程程 實實 例例第3頁/共85頁第四頁，共85頁。墨西哥某宮殿，左部分建于1709年；右部分建于1622年。地基為20多米厚的粘土(zhn t)，沉降達2.2米，連結處地下基巖突起，左右兩部分存在明顯的沉降差。左側建筑物于1969年加固。第4頁/共85頁第五頁，共85頁。高層建筑物由于高層建筑物由于(yuy)不均勻沉降而被不均勻沉降而被爆破拆除爆破拆除第5頁/共85頁第六頁，共85頁。土的壓縮土的壓縮(y su)變形變形問題問題土的壓縮性與地基土的壓縮性與地基(dj)(dj)沉降計算沉降計算試驗試驗(shyn)方法方法壓縮性指標壓縮性指標沉降的大沉降的大小小沉降的過程沉降的過程F土的

4、壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法F一維壓縮性及其指標一維壓縮性及其指標F地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算F飽和土體的滲流固結理飽和土體的滲流固結理論論第6頁/共85頁第七頁，共85頁。4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法現場試現場試驗驗荷載試驗荷載試驗旁壓試驗旁壓試驗三軸應力狀態(tài)三軸應力狀態(tài)側限壓縮試驗側限壓縮試驗三軸壓縮試驗三軸壓縮試驗其他特殊試驗其他特殊試驗室內試室內試驗驗一維問一維問題題第7頁/共85頁第八頁，共85頁。常規(guī)三軸壓縮常規(guī)三軸壓縮(y su)(y su)試驗試驗 試樣試樣圍壓圍壓力力 3閥閥門門閥閥門門馬達馬達橫梁橫梁量力環(huán)量力環(huán)百分表百分表量水管量水管孔壓

5、孔壓量測量測類型類型施加施加 3 3施加施加 1 1- - 3 3量測量測固結固結排水排水固結固結排水排水體變體變固結固結不排水不排水固結固結不排水不排水孔隙水孔隙水壓力壓力不固結不固結不排水不排水不固結不固結不排水不排水孔隙水孔隙水壓力壓力常用常用(chn yn)試驗類型試驗類型第8頁/共85頁第九頁，共85頁。zzE 31xz 變形變形(bin (bin xng)xng)模量：模量： 泊松比：泊松比：n一般化的應力(yngl)應變曲線31 1 e p 1 1Ei1 1Et土的一般化的應力應變曲線土的一般化的應力應變曲線 彈性模量彈性模量(tn xn m lin)固結排水試驗固結排水試驗 與

6、圍壓有關與圍壓有關 非線性（彈塑性）非線性（彈塑性） 剪脹性剪脹性（泊松比一般在（泊松比一般在0.3-0.40.3-0.4之間，小之間，小于于0.50.5）第9頁/共85頁第十頁，共85頁。施加荷載，靜置至施加荷載，靜置至變形變形(bin xng)(bin xng)穩(wěn)穩(wěn)定定逐級加大荷載逐級加大荷載百分百分表表加壓上加壓上蓋蓋試試樣樣透水石透水石護護環(huán)環(huán)環(huán)環(huán)刀刀壓壓縮縮容容器器n 側限壓縮側限壓縮(y su)(y su)試驗試驗P1s1e1e0pte stn 測定：測定：n 軸向壓縮軸向壓縮(y su)應力應力n 軸向壓縮軸向壓縮(y su)變形變形P2s2e2P3s3e3第10頁/共85頁第十

7、一頁，共85頁。側限壓縮側限壓縮(y su)(y su)試驗試驗 側限變形側限變形(bin xng)(bin xng)（壓縮）模量：（壓縮）模量：n壓縮(y su)曲線及特點土的一般化的壓縮曲土的一般化的壓縮曲線線)(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：第11頁/共85頁第十二頁，共85頁。常規(guī)三軸與側限壓縮常規(guī)三軸與側限壓縮(y su)試驗試驗n 應力應變應力應變(yngbin)關關系曲線的比較系曲線的比較F 常規(guī)三軸：常規(guī)三軸：F 存在存在(cnzi)破壞應力破壞應力F 側限壓縮試驗：側限壓縮試驗：F

8、不存在不存在(cnzi)破壞應破壞應力力F 存在存在(cnzi)體積壓縮體積壓縮極限極限)(00e1e z=pz側限壓側限壓縮試驗縮試驗常規(guī)三常規(guī)三軸試驗軸試驗第12頁/共85頁第十三頁，共85頁。常規(guī)常規(guī)(chnggu)三軸與側限壓縮試驗三軸與側限壓縮試驗n變形變形(bin xng)模量模量 E 與側限變形與側限變形(bin xng)模量模量 Es間的關系間的關系 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 壓縮系數壓縮系數a1-2常用作比常用作比較較(bjio)土的壓縮性土的壓縮性大小大小壓

9、縮系數壓縮系數：pea 0100200 3000.60.70.80.91.0e epep(kPa)第23頁/共85頁第二十四頁，共85頁。n壓縮系數壓縮系數n側限壓縮側限壓縮(y (y su)su)模量模量0s1eEa vs01amE1e n 體積體積(tj)(tj)壓縮壓縮系數系數壓縮指標壓縮指標(zhbio)(zhbio)間的關系間的關系1e0e孔隙孔隙固體固體顆粒顆粒e pEspea 0e1e 第24頁/共85頁第二十五頁，共85頁。10010000.60.70.80.9eC Cc c1 11 1C Ce ep(kPa，lg)e-lgpe-lgp曲線曲線(qxin)(qxin)Ce 回彈

10、指數回彈指數 （再壓縮指數）（再壓縮指數）Ce s：超固結土：超固結土 p1OCR1：超固結：超固結OCR1OCRp s,s,點點D(e0,D(e0, s)s)位于位于再壓縮再壓縮(y su)(y su)曲線上曲線上F過過D D點作斜率為點作斜率為CeCe的直線的直線DBDB，DBDB為原位再壓縮為原位再壓縮(y su)(y su)曲線曲線F以以0.42e00.42e0在壓縮在壓縮(y su)(y su)曲曲線上確定線上確定C C點，點，BCBC為原位初為原位初始壓縮始壓縮(y su)(y su)曲線曲線FDBCDBC即為所求的原位再壓縮即為所求的原位再壓縮(y su)(y su)和壓縮和壓縮

11、(y su)(y su)曲曲線線n 推定推定(tu (tu dn)dn)方法方法原位再原位再壓縮曲壓縮曲線線第34頁/共85頁第三十五頁，共85頁。小小 結結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 先期先期(xinq)固結壓力固結壓力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限壓縮試驗由側限壓縮試驗(shyn)整理得整理得到的三條常用曲到的三條常用曲線線第35頁/共85頁第三十六頁，共85頁。szszH2 HH/2H/2 ,e,e1 14.4 4.4 單一單一(dny)(dny)土層一維壓縮土層一維壓縮問題問題

12、n 計算計算(j sun)(j sun)簡簡圖圖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(qxin)(qxin)（b b）e-lgpe-lgp曲線曲線1Vs 1ee 1Vs 2e12zv11eee1e1e zvSHH 12zv1eeSHHH1e 第36頁/共85頁第三十七頁，共85頁。n 計算公式：計算公式：e-pe-p曲線曲線(qxin)(qxin)2111aaS(pp )HpH1e1espHpHSEE 1221eea(pp )單一土層一維壓縮單一土層一維壓縮(y su)(y su)問題問題 1212e ee e1 1e e2 2p p1

13、1p p2 2p p12zv1eeSHHH1e p自重應自重應力狀態(tài)力狀態(tài)附加應附加應力狀態(tài)力狀態(tài)pHpHSmSmv vs2zzE121E n變形變形(bin xng)模量模量 E 與側限變形與側限變形(bin xng)模量模量 Es間的關間的關系系第37頁/共85頁第三十八頁，共85頁。優(yōu)點優(yōu)點: :可使用推定的原位壓縮和再壓縮曲線可使用推定的原位壓縮和再壓縮曲線可考慮土層的應力歷史可考慮土層的應力歷史(lsh)(lsh)，區(qū)分正常，區(qū)分正常固結土和超固結土分別進行計算固結土和超固結土分別進行計算n 計算公式：計算公式：e-lgpe-lgp曲線曲線(qxin)(qxin)單一單一(dny)(

14、dny)土層一維壓縮問題土層一維壓縮問題第38頁/共85頁第三十九頁，共85頁。n 計算公式：計算公式：e-lgpe-lgp曲線曲線- -正常正常(zhngchng)(zhngchng)固結土固結土單一土層單一土層(t cn)(t cn)一維壓縮問題一維壓縮問題F可使用推定的原位可使用推定的原位壓縮曲線壓縮曲線(qxin)的的Cc值進行計算：值進行計算：)pp(lge1HCHe1eS121c1 12zv1eeSHHH1e 1e2eBCe1p2pp(lg)推定的原位推定的原位壓縮曲線壓縮曲線實驗室試驗結實驗室試驗結果果Cc第39頁/共85頁第四十頁，共85頁。 )p(lgC)p(lgCe1HSp

15、2c1pe1n 計算公式：計算公式：e-lgpe-lgp曲線曲線(qxin)-(qxin)-超固超固結土結土單一土層一維壓縮單一土層一維壓縮(y su)(y su)問題問題F可使用推定的原位壓縮可使用推定的原位壓縮(y su)和和再壓縮再壓縮(y su)曲線的曲線的Cc和和Ce值進值進行計算：行計算：12zv1eeSHHH1e 1e2eBCe1p2p p 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 當當p p2 2 p p)pp(lgCe1HS12e1 當當p p2 2 pipi)pp(lgCe1HS1i2iei1ii 當當p p2i2i

16、 1s1 硬粘土（應力擴散）硬粘土（應力擴散）S S偏大偏大, s1, s1SSs 修修 s經驗修正系數經驗修正系數基底壓力線性分布基底壓力線性分布彈性附加應力計算彈性附加應力計算單向壓縮單向壓縮只計主固結沉降只計主固結沉降原狀土現場取樣的擾動原狀土現場取樣的擾動參數為常數參數為常數按中點下附加應力計算按中點下附加應力計算第51頁/共85頁第五十二頁，共85頁。n 結果結果(ji gu)(ji gu)修正修正地基最終沉降地基最終沉降(chnjing)(chnjing)量分層總和法量分層總和法SSs 修修經驗修正系數經驗修正系數 s=1.4-0.2, 與土質軟硬有關與土質軟硬有關與基底附加與基底

17、附加(fji)應力應力p0/fk的大小有關的大小有關第52頁/共85頁第五十三頁，共85頁。 準備準備(zhnbi)(zhnbi)資資料料 應力應力(yngl)(yngl)分分布布 沉降沉降(chnjing)(chnjing)計算計算建筑基礎（形狀、大小、重量、埋深）建筑基礎（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算斷面和計算點計算斷面和計算點確定計算深度確定計算深度確定分層界面確定分層界面計算各土層的計算各土層的 sziszi， zizi計算各層沉降量計算各層沉降量地基總沉降量地基總沉降量自重應力自重應力基底壓力基底壓力基底附加應力基

18、底附加應力附加應力附加應力 結果修正結果修正SSs 修分層總和法分層總和法要點小結要點小結第53頁/共85頁第五十四頁，共85頁。C 可計算成層地基可計算成層地基C 可計算不同形狀基礎可計算不同形狀基礎 - - 條性、矩形和園形等條性、矩形和園形等C 可計算不同基底壓力分布可計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 參數的試驗參數的試驗(shyn)(shyn)測定方法簡單測定方法簡單C 已經積累了幾十年應用的經驗，適當修正。已經積累了幾十年應用的經驗，適當修正。F 基本基本(jbn)(jbn)假定假定：F 優(yōu)優(yōu) 點：點：（a a）基底壓力為線性分布）基底壓力為線

19、性分布 （b b）附加應力用彈性理論計算）附加應力用彈性理論計算（c c）只發(fā)生單向）只發(fā)生單向(dn xin)(dn xin)沉降：側限應力狀態(tài)沉降：側限應力狀態(tài)（d d）只計算固結沉降，不計瞬時沉降和次固結沉降）只計算固結沉降，不計瞬時沉降和次固結沉降單向分層總和法的評價單向分層總和法的評價第54頁/共85頁第五十五頁，共85頁。F 計算精度：計算精度：單向分層總和單向分層總和(zngh)(zngh)法的評價法的評價 歐美歐美 可判定原狀土壓縮可判定原狀土壓縮(y (y su)su)曲線曲線 區(qū)分不同固結狀態(tài)區(qū)分不同固結狀態(tài) 計算結果偏大計算結果偏大相差比較大相差比較大 修正修正(xizh

20、ng)(xizhng)靠經驗靠經驗F e-p曲線與曲線與e-lgp曲線的對比：曲線的對比：均需修正均需修正 原蘇聯原蘇聯 無法確定現場土壓縮曲線無法確定現場土壓縮曲線 不區(qū)分不同固結狀態(tài)不區(qū)分不同固結狀態(tài) 計算結果偏小計算結果偏小 e-p e-lgp第55頁/共85頁第五十六頁，共85頁。n 沉降與時間沉降與時間(shjin)之間的關系：飽和土層的滲流固結之間的關系：飽和土層的滲流固結問題：固結沉降的速度和程度問題：固結沉降的速度和程度 ？ 超靜孔隙超靜孔隙(kngx)水壓力的大小水壓力的大小 ？4.6 4.6 飽和飽和(boh)(boh)土體的滲流固結土體的滲流固結理論理論St S不可壓縮層

21、不可壓縮層可壓縮層可壓縮層p一維滲流固結一維滲流固結第56頁/共85頁第五十七頁，共85頁。F飽和土一維滲流固結理論飽和土一維滲流固結理論（TerzaghiTerzaghi滲流固結理論）滲流固結理論）F固結度的計算固結度的計算F有關沉降時間的工程問題有關沉降時間的工程問題F固結系數的測定固結系數的測定(cdng)(cdng)F多維滲流固結理論簡介多維滲流固結理論簡介飽和土體的滲流固結飽和土體的滲流固結( ji)( ji)理論理論第57頁/共85頁第五十八頁，共85頁。n滲透固結理論滲透固結理論(lln)(lln)是針對土這種多孔多相松散是針對土這種多孔多相松散介質介質, ,建立起來的反映土體變

22、形過程的基本理論建立起來的反映土體變形過程的基本理論(lln)(lln)。土力學的創(chuàng)始人。土力學的創(chuàng)始人TerzaghiTerzaghi教授于教授于2020世紀世紀2020年代提出飽和土的一維滲透固結理論年代提出飽和土的一維滲透固結理論(lln)(lln)物理模型物理模型 太沙基一維滲透固結模型太沙基一維滲透固結模型數學模型數學模型 滲透固結微分方程滲透固結微分方程方程求解方程求解 理論理論(lln)解答解答固結程度固結程度 固結度的概念固結度的概念一維滲流一維滲流(shn li)(shn li)固結理論固結理論第58頁/共85頁第五十九頁，共85頁。TerzaghiTerzaghi一維滲流一

23、維滲流(shn li)(shn li)固結模型固結模型l 實踐實踐(shjin)(shjin)背景：大面積均背景：大面積均布荷載布荷載側限狀態(tài)側限狀態(tài)(zhungti)(zhungti)的簡化模型的簡化模型pz=p不透水不透水巖層巖層飽和飽和壓縮層壓縮層pK0pK0pF處于側限狀態(tài)，滲流和土體的變形只沿豎向發(fā)生處于側限狀態(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第59頁/共85頁第六十頁，共85頁。鋼筒鋼筒彈簧彈簧 水體水體 帶孔活塞帶孔活塞(husi) (husi) 活塞活塞(husi)(husi)小孔大小小孔大小滲透滲透(shntu)固固結過程結過程初始狀態(tài)初始狀態(tài)邊界條件

24、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側限條件側限條件 土骨架土骨架(gji) (gji) 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土體的固結結pTerzaghiTerzaghi一維滲流固結模型一維滲流固結模型第60頁/共85頁第六十一頁，共85頁。pwph 0t 附加應力附加應力: z=p超靜孔壓超靜孔壓: u= z=p有效應力有效應力: : z=0hh 0h t0附加應力附加應力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u 0 t附加應力附加應力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u =0有效應力有效應力: : z=pTerzaghiTerzaghi一維滲流固結一維滲流固結( j

25、i)( ji)模型模型第61頁/共85頁第六十二頁，共85頁。1.1.土層是均質且完全飽和土層是均質且完全飽和2.2.土顆粒與水不可壓縮土顆粒與水不可壓縮3.3.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4.4.滲流符合達西定律且滲透系數保持滲流符合達西定律且滲透系數保持(boch)(boch)不變不變5.5.壓縮系數壓縮系數a a是常數是常數6.6.荷載均布荷載均布, ,瞬時施加，總應力不隨時間變化瞬時施加，總應力不隨時間變化u 基本基本(jbn)(jbn)假假定定u 基本基本(jbn)(jbn)變量變量總應力總應力已知已知有效應力原理有效應力原理超靜孔隙水壓超靜孔隙水壓力

26、的時空分布力的時空分布數數 學學 模模 型型第62頁/共85頁第六十三頁，共85頁。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 ：有效應力：有效應力p ：總附加應力：總附加應力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，滲流的函數，滲流固結固結( ji)( ji)的過程取決于土層可的過程取決于土層可壓縮性（總排水量）和滲透性（滲壓縮性（總排水量）和滲透性（滲透速度）透速度）數數 學學 模模 型型第63頁/共85頁第六十四頁，共85頁。p 不透水巖層不透水巖層z排水面排水面Hu0=

27、pu ：超靜孔壓：超靜孔壓z ：有效應力：有效應力p ：總附加應力：總附加應力u+ z =pu0：初始超靜孔壓：初始超靜孔壓zdz微單元微單元t時刻時刻q(qdz)z q dz11微小微小(wixio)單元（單元（11dz）微小微小(wixio)時段（時段（dt） 土的壓縮土的壓縮(y su)特性特性 有效應力原理有效應力原理 達西定律達西定律滲流固結滲流固結( ji)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zu數數 學學 模模 型型第64頁/共85頁第六十五頁，共85頁。uCv 反映反映(fnyng)土的固結

28、特性：孔壓消散的快慢固結速度土的固結特性：孔壓消散的快慢固結速度uCv 與滲透系數與滲透系數k成正比，與壓縮系數成正比，與壓縮系數a成反比；成反比；u單位：單位：cm2/s；m2/year，粘性土一般在，粘性土一般在 10-4 cm2/s 量級量級1vwk(1e )Ca 212wk 1euutaz 2v2uuCtz F 固結固結( ji)系數系數:數數 學學 模模 型型第65頁/共85頁第六十六頁，共85頁。方程方程(fngchng)(fngchng)求解求解 - - 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關反映了超靜孔壓的消散速度，與孔壓沿豎向的分布

29、有關是一線性齊次拋物型微分方程是一線性齊次拋物型微分方程(fngchng)(fngchng)式，與熱傳導擴散方程式，與熱傳導擴散方程(fngchng)(fngchng)形式上完全相同，一般可用分離變量方法求解形式上完全相同，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，求解滲透固結方程只要給出定解條件，求解滲透固結方程(fngchng)(fngchng)，可得出，可得出u(z,t)u(z,t)tCAveAzCAzCtzu2)sincos(),(21F 滲透固結滲透固結( ji)( ji)微分微分方程：方程：第66頁/共85頁第六十七頁，共85頁。p 不透水不透水

30、z排水面排水面Hzuu ：超靜孔壓：超靜孔壓z ：有效應力：有效應力p ：總附加應力：總附加應力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 邊界條件邊界條件方程方程(fngchng)(fngchng)求解求解 邊界條件邊界條件第67頁/共85頁第六十八頁，共85頁。p 不透水不透水z排水面排水面Hzuo2v2uuCtz 微分方程微分方程(wi (wi fn fn fn fn chn)chn)： 初始條件和邊界條件初始條件和邊界條件5 , 3 , 1meH2zmsin

31、m1p4u1mT4mt , zv22tHCT2vv 為無量綱數，稱為時間因數，反映為無量綱數，稱為時間因數，反映(fnyng)超靜孔壓消散的程度也即固結超靜孔壓消散的程度也即固結的程度的程度 方程方程(fngchng)(fngchng)的解的解：方程求解方程求解 方程的解方程的解第68頁/共85頁第六十九頁，共85頁。5 , 3 , 1meH2zmsinm1p4u1mT4mt , zv22滲流滲流z zu u0 0=p=p不透水不透水排水排水面面HTv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=F從超靜孔壓分布從超靜孔壓分布u-z曲線的曲線的移動情況移動情況(qngkung)可以可以看出滲

32、流固結的進展情況看出滲流固結的進展情況(qngkung)Fu-z曲線上的切線斜率反映曲線上的切線斜率反映該點的水力梯度水流方向該點的水力梯度水流方向思考：兩面思考：兩面(lingmin)排水時排水時如何計算？如何計算？方程方程(fngchng)(fngchng)求解求解 固結過程固結過程 方程的解方程的解：第69頁/共85頁第七十頁，共85頁。滲流滲流排水排水面面H滲流滲流z z排水排水面面HTv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=u u0 0=p=p 雙面排水的情況雙面排水的情況(qngkung)u上半部和單面排水上半部和單面排水的解完全相同的解完全相同u下半部和上半部對下半部和

33、上半部對稱稱(duchn)方程方程(fngchng)(fngchng)求解求解 固結過程固結過程第70頁/共85頁第七十一頁，共85頁。固結固結( ji)( ji)度的概念度的概念F一點一點M的固結的固結( ji)度：其有效應力度：其有效應力zt對總應力對總應力z的比值的比值Uz,t=01：表征：表征(bio zhn)一一點超靜孔壓的消散程度點超靜孔壓的消散程度 dzdzu1dzdzUzt , zH0zH0t , zt總應力分布面積總應力分布面積有效應力分布面積有效應力分布面積zt , zzt , zzzzt , zu1uU zHzuoM z zUt=01：表征一層土表征一層土超靜孔壓的消散程

34、度超靜孔壓的消散程度F一層土的平均一層土的平均固結度固結度第71頁/共85頁第七十二頁，共85頁。F 平均固結度平均固結度UtUt與沉降與沉降(chnjing)(chnjing)量量StSt之間的關系之間的關系t時刻時刻(shk)： SUStt 確定沉降過程也即確定沉降過程也即St的關鍵是確定的關鍵是確定Ut 確定確定Ut的核心的核心(hxn)問題是確定問題是確定uz.t SSHe1adze1adzdzUt1z1t , zzt , zt總應力分布面積總應力分布面積有效應力分布面積有效應力分布面積 SSUtt固結度固結度等于等于t t時刻的沉降量與最時刻的沉降量與最終沉降量之比終沉降量之比固結度

35、的概念固結度的概念第72頁/共85頁第七十三頁，共85頁。F 均布荷載均布荷載(hzi)(hzi)單單向排水向排水HzHtztdzdzuU00,1地基的平均地基的平均(pngjn)(pngjn)固結度計算固結度計算Ut是是Tv的單值函數的單值函數(hnsh)，Tv可反映固結的程度可反映固結的程度vTmmtemU412222181 一般解：一般解：v2T42te81U 近似解：近似解：第73頁/共85頁第七十四頁，共85頁。0.00.20.40.0010.11時間因數時間因數 T Tv v固結度固結度 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123地基的

36、平均地基的平均(pngjn)(pngjn)固結度計算固結度計算F 三種三種(sn zhn)(sn zhn)基本基本情況情況第74頁/共85頁第七十五頁，共85頁。地基的平均固結地基的平均固結( ji)( ji)度計算度計算（1） 壓縮壓縮(y su)應力分布不應力分布不同時同時工程背景工程背景H H小，小，p p面積大面積大自重應力自重應力附加應力附加應力底面接近零底面接近零自重應力自重應力附加應力附加應力和和3 3類似類似底面不接近零底面不接近零公式公式(4-41)-(4-42)(4-41)-(4-42)- -（4-434-43） 疊加原理疊加原理計算公式計算公式應力分布應力分布基本情況基本

37、情況 1 2 3 4 5不透水不透水透水透水papb =1 =0 = 1F 常見常見(chn jin)(chn jin)計計算條件算條件baPP平均固結度平均固結度U與與Tv的關系曲線，見圖的關系曲線，見圖4-26第75頁/共85頁第七十六頁，共85頁。（2 2）雙面排水時）雙面排水時F無論哪種情況無論哪種情況(qngkung)(qngkung)，均按，均按情況情況(qngkung)1(qngkung)1計算計算F壓縮土層深度壓縮土層深度H H取取1/21/2值值tHCT2vv 應力分布應力分布基本情況基本情況 1 2 3 4 5透水透水透水透水2H地基地基(dj)(dj)的平均固結度計算的平均固結度計算F 常見常見(chn jin)(chn jin)計計算條件算條件第76頁/共85頁第七十七頁，共85頁。有關沉降時間有關沉降時間(shjin)(shjin)的工程問題的工程問題F求某一時刻求某一時刻t t的固結度與沉降量的固結度與沉降量F求達到某一固結度所需要的時間求達到某一固結度所需要的時間F根據前一階段測定的沉降時間曲線，根據前一階段測定的沉降時間曲線，推算以后推算以后(yhu)(yhu)的沉降時間關系的沉