土力學(xué)土的壓縮與固結(jié)演示學(xué)習(xí)教案

1、土力學(xué)土的壓縮與固結(jié)土力學(xué)土的壓縮與固結(jié)( ji)演示演示第一頁(yè)，共80頁(yè)。5.1 概述5.2 土的壓縮性與壓縮性指標(biāo)5.3 應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性的影響5.4 地基最終變形量計(jì)算5.5 土的單向固結(jié)( ji)理論5土的壓縮(y su)與固結(jié)第1頁(yè)/共80頁(yè)第二頁(yè)，共80頁(yè)。工程(gngchng)實(shí)例5土的壓縮(y su)與固結(jié)問題：沉降2.2米，且左右兩部分存在明顯的沉降差。左側(cè)(zu c)建筑物于1969年加固。墨西哥某宮殿左部：1709年；右部：1622年；地基：20多米厚的粘土5.1 概述第2頁(yè)/共80頁(yè)第三頁(yè)，共80頁(yè)。Kiss由于沉降相互影響，兩棟相鄰(xin ln)的建筑物上部接觸

2、第3頁(yè)/共80頁(yè)第四頁(yè)，共80頁(yè)?；娱_挖(ki w)，引起陽(yáng)臺(tái)裂縫第4頁(yè)/共80頁(yè)第五頁(yè)，共80頁(yè)。修建新建筑物：引起(ynq)原有建筑物開裂第5頁(yè)/共80頁(yè)第六頁(yè)，共80頁(yè)。高層(o cn)建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除第6頁(yè)/共80頁(yè)第七頁(yè)，共80頁(yè)。建筑物立面高差(o ch)過大第7頁(yè)/共80頁(yè)第八頁(yè)，共80頁(yè)。建筑物過長(zhǎng)：長(zhǎng)高比7.6:1第8頁(yè)/共80頁(yè)第九頁(yè)，共80頁(yè)。土具有(jyu)壓縮性荷載(hzi)作用地基發(fā)生(fshng)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土的特點(diǎn)（碎散、三相）沉降具

3、有時(shí)間效應(yīng)沉降速率5土的壓縮與固結(jié)第9頁(yè)/共80頁(yè)第十頁(yè)，共80頁(yè)。壓縮性測(cè)試(csh)最終(zu zhn)沉降量一維壓縮(y su)一維固結(jié)沉降速率三維固結(jié)修正復(fù)雜條件下的計(jì)算公式簡(jiǎn)化條件主線、重點(diǎn)：一維問題！5.2 土的壓縮性與壓縮性指標(biāo)5.4 地基最終變形量計(jì)算5.5 土的單向固結(jié)理論室內(nèi)試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)室外試驗(yàn)室外試驗(yàn)側(cè)限壓縮、三軸壓縮等側(cè)限壓縮、三軸壓縮等荷載試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等荷載試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等5.3 應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性的影響較復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)？5土的壓縮與固結(jié)5.1 概述第10頁(yè)/共80頁(yè)第十一頁(yè)，共80頁(yè)。5.1 概述5.2 土的壓縮性與壓縮性指標(biāo)5.3 應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性的影響5.

4、4 地基最終(zu zhn)變形量計(jì)算5.5 土的單向固結(jié)理論5土的壓縮(y su)與固結(jié)第11頁(yè)/共80頁(yè)第十二頁(yè)，共80頁(yè)。5.2 土的壓縮性與壓縮性指標(biāo)(zhbio)一、土的壓縮(y su)試驗(yàn)水槽內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水(tu shu)石試樣傳壓板百分表施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定逐級(jí)加大荷載測(cè)定：軸向應(yīng)力軸向變形Pt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3se試驗(yàn)結(jié)果：5土的壓縮與固結(jié)第12頁(yè)/共80頁(yè)第十三頁(yè)，共80頁(yè)。5.2土的壓縮性與壓縮性指標(biāo)(zhbio)二、e - p曲線(qxin)a(kP ) 01002003004000.60.70.80.91.0ePt1p2pSt1e2e0e3e1s2

5、s3sei00i0ee(1e )S /H5土的壓縮(y su)與固結(jié)P(kPa)第13頁(yè)/共80頁(yè)第十四頁(yè)，共80頁(yè)。e a(kP ) 01002003004000.60.70.80.91.0e壓縮系數(shù)，kPa-1，MPa-1e 1e0側(cè)限壓縮(y su)模量,kPa ,MPa側(cè)限變形模量固體(gt)顆?？紫?kngx)z0e1e 0s1eEa vs01amE1e 體積壓縮系數(shù)，kPa-1 ，MPa-15土的壓縮與固結(jié)5.2土的壓縮性與壓縮性指標(biāo)二、e - p曲線aP(kPa)ea pszE p第14頁(yè)/共80頁(yè)第十五頁(yè)，共80頁(yè)。壓縮系數(shù)，kPa-1a1-2常用作比較(bjio)土的壓縮性大

6、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0.15土的壓縮(y su)與固結(jié)5.2土的壓縮性與壓縮性指標(biāo)(zhbio)二、e - p曲線e a(kP ) 01002003004000.60.70.80.91.0eP(kPa)ea p第15頁(yè)/共80頁(yè)第十六頁(yè)，共80頁(yè)。單向壓縮試驗(yàn)的各種( zhn)參數(shù)的關(guān)系指標(biāo)指標(biāo)指標(biāo)指標(biāo)amvEsa1mv(1+e0)(1+e0)/Esmva/(1+e0)11/EsEs(1+e0)/a1/mv15土的壓縮(y su)與固結(jié)5.2土的壓縮性與壓縮性指標(biāo)(zhbio)二、e - p曲

7、線第16頁(yè)/共80頁(yè)第十七頁(yè)，共80頁(yè)。三、e - lgp曲線(qxin)10010000.60.70.80.9eCc11Ce壓縮(y su)指數(shù)Ce回彈(hu dn)指數(shù)（再壓縮指數(shù)）Ce p0：超固結(jié)土pc1：超固結(jié)OCR pc )：12zv1eeSHHH1e 1e2eBC1p2p1e2eBC1p2ppcA5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算elgpelgp)lg(1)lg(1S2111pcpeHCppeHCcce第29頁(yè)/共80頁(yè)第三十頁(yè)，共80頁(yè)。以公式 為例He1eeS121 zszH ;121eeSH1e 確定(qudng)： 測(cè)定(cdng)： e-p曲線或者e-lgp曲線

8、 查定： 算定(sun dn)：1szp 2szzp 2e;1e3、計(jì)算步驟一、單一土層一維壓縮問題側(cè)限條件HszszH2 z=ppH/2H/2,e15土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算ee1e2p1p2pp第30頁(yè)/共80頁(yè)第三十一頁(yè)，共80頁(yè)。1、基本(jbn)假定和基本(jbn)原理理論(lln)上不夠完備，缺乏統(tǒng)一理論(lln)；單向壓縮分層總和法是一個(gè)半徑驗(yàn)性方法。二、地基最終(zu zhn)沉降量分層總和法（a）假設(shè)基底壓力為線性分布 （b）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算（c）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)（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（e）將地基分成若干層，認(rèn)為整個(gè)地

9、基的最終沉降量 為各層沉降量之和： iSS5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算第31頁(yè)/共80頁(yè)第三十二頁(yè)，共80頁(yè)。2、計(jì)算(j sun)步驟情況(qngkung)1不考慮地基回彈的情形：沉降量從原基底算起；適用(shyng)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(zhǎng)。情況2d地面基底已知：地基各土層的壓縮曲線 原狀土壓縮曲線5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法第32頁(yè)/共80頁(yè)第三十三頁(yè)，共80頁(yè)。d地面基底2、計(jì)算(j sun)步驟情況1(a)計(jì)算原地基中自重(zzhng)應(yīng)力分布(b

10、)基底(j d)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(jì)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(jì)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5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法第33頁(yè)/共80頁(yè)第三十四頁(yè)，共80頁(yè)。2、計(jì)算步驟(bzhu)情況1(a)計(jì)算(j sun)原地基中自重應(yīng)力分布(b)基底(j d)附加壓力p0(c)確定地基中附加應(yīng)力z分布(d)確定計(jì)算深度zn

11、d地面基底pp0d自重應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)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(dāng)取小。(g) 各層沉降量疊加Si(f)計(jì)算每層沉降量SisziziHi5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法第34頁(yè)/共80頁(yè)第三十五頁(yè)，共80頁(yè)。d地面基底2、計(jì)算步驟(bzhu)情況2(a)計(jì)算原地基中自重(zzhng)應(yīng)力分布(b)計(jì)算(j sun)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 zf (p, z)f (p, z)pszizi下同情況1自重應(yīng)力附加應(yīng)力5土的

12、壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法第35頁(yè)/共80頁(yè)第三十六頁(yè)，共80頁(yè)。3、計(jì)算公式12zv1eeSHHH1e ii2i1iizii1i1iaaS(pp )HH1e1eziiziiisiiHHSEE （a）e-p曲線(qxin)d地面基底pp0d自重應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)算深度sziziHi5土的壓縮(y su)與固結(jié)5.4 地基最終(zu zhn)變形量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法ee1ie2iszip2izip第36頁(yè)/共80頁(yè)第三十七頁(yè)，共80頁(yè)。3、計(jì)算公式ii2i1iizii1i1iaaS(pp )HH1e1e（a）e-p曲線(qxin)iii1iaS

13、A1e i0iii 1i 1Ap (zz) 0zi0z(i-1)Ai附加應(yīng)力p0規(guī)范(gufn)法zi-1zii 平均(pngjn)附加應(yīng)力系數(shù)5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法第37頁(yè)/共80頁(yè)第三十八頁(yè)，共80頁(yè)。正常(zhngchng)固結(jié)土1iszip sziziiCi2i1iCiszieClg ppClg （b）用e-lgp曲線(qxin)計(jì)算3、計(jì)算公式d地面基底pp0d自重應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)算深度sziziHi1ie2ieBCelg 1ip2ip2iszizip Cisziziiiii1i1isziCeSHH lg1e1e5土的壓縮(y su)

14、與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法第38頁(yè)/共80頁(yè)第三十九頁(yè)，共80頁(yè)。2ipeii2iiii1i1i1ip:CepSHH lg1e1ep 2ippeiCi2iiii1i1i1ipp:CCpSH lgH lg1ep1e 3、計(jì)算公式d地面基底pp0d自重應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)算深度sziziHi超固結(jié)( ji)土1iszip （b）用e-lgp曲線(qxin)計(jì)算2iszizip 5土的壓縮(y su)與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法BCepiA1ie2ie1ip2iplgp第39頁(yè)/共80頁(yè)第四十頁(yè)，共80頁(yè)。考慮地基回彈(hu dn)的沉

15、降量計(jì)算條件(tiojin)：正常固結(jié)( ji)土，e-lgp曲線基面面積大，埋深大，施工期長(zhǎng)i層地基的沉降量Si = 再壓縮沉降量 S1i + 壓縮沉降量S2i3、計(jì)算公式 類似于超固結(jié)土的計(jì)算； 式中采用開挖前地基的天然孔隙比e1i，無論是回彈、再壓縮或壓縮，均是相對(duì)于開挖前的擬定基底高程而言。三者的基準(zhǔn)點(diǎn)均是e1i 狀態(tài)時(shí)的Hi。d地面基底pszizi自重應(yīng)力附加應(yīng)力5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法第40頁(yè)/共80頁(yè)第四十一頁(yè)，共80頁(yè)。3、計(jì)算公式d地面基底pszizi自重應(yīng)力附加應(yīng)力eiszi1i1iii1i1isziCeSHH lg1e1e c

16、iszizi2i2iii1i1isziCeSHH lg1e1eszisziziii1i2ieici1iszisziHSSSCC lg1e5土的壓縮(y su)與固結(jié)5.4 地基最終(zu zhn)變形量計(jì)算二、地基最終沉降(chnjing)量分層總和法szi szi sziziBCeA1ie2ielgp第41頁(yè)/共80頁(yè)第四十二頁(yè)，共80頁(yè)。各種假定導(dǎo)致 S 的誤差(wch)，如：取中點(diǎn)下附加應(yīng)力值，使 S 偏大;側(cè)限壓縮使計(jì)算值偏??； 地基不均勻性導(dǎo)致的誤差(wch)等。軟粘土（應(yīng)力集中(jzhng)）S偏小, s1 硬粘土（應(yīng)力擴(kuò)散）S偏大, s1SSs 修沉降(chnjing)經(jīng)驗(yàn)修正系

17、數(shù)4、結(jié)果修正n基底壓力線性分布假設(shè)n彈性附加應(yīng)力計(jì)算n單向壓縮的假設(shè)n只計(jì)主固結(jié)沉降n原狀土現(xiàn)場(chǎng)取樣的擾動(dòng)n參數(shù)線性的假設(shè)n按中點(diǎn)下附加應(yīng)力計(jì)算5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法第42頁(yè)/共80頁(yè)第四十三頁(yè)，共80頁(yè)。sSS 基底附加應(yīng)力基底附加應(yīng)力2.54.07.015.020.0 p0 fk1.41.31.00.40.2 p0 0.75 fk1.11.00.70.40.2沉降(chnjing)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ssE4、結(jié)果(ji gu)修正0zi0z(i-1)AiisisiAEAE i0iii 1i 1Ap (zz) 附加應(yīng)力p0s=1.4-0.2, (1

18、)與土質(zhì)軟硬有關(guān),(2)與基底(j d)附加應(yīng)力p0/fk的大小有關(guān)fk：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法第43頁(yè)/共80頁(yè)第四十四頁(yè)，共80頁(yè)。 準(zhǔn)備(zhnbi)資料 應(yīng)力(yngl)分布 沉降計(jì)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(jì)算斷面和計(jì)算點(diǎn)確定計(jì)算深度確定分層界面計(jì)算各土層的szi，zi計(jì)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SSs 修5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法第44頁(yè)/共80頁(yè)第四十五頁(yè)，共80頁(yè)。三. 地基沉降計(jì)算

19、(j sun)的若干問題4.3 地基(dj)的最終沉降量計(jì)算3、單向(dn xin)分層總和法的評(píng)價(jià)2、砂性土地基的沉降計(jì)算1、粘土地基的沉降量計(jì)算5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終變形量計(jì)算第45頁(yè)/共80頁(yè)第四十六頁(yè)，共80頁(yè)。1、粘土(zhn t)地基的沉降量計(jì)算研究表明：粘性土地基在基底壓力作用下的沉降(chnjing)量S由三種不同的原因引起：次固結(jié)沉降 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的變形。這種變形的速率與孔壓消散(xiosn)的速率無關(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。初始沉降(瞬時(shí)沉降) Sd 有限范圍的外荷載作用下地基由于

20、發(fā)生側(cè)向位移(即剪切變形)引起的。主固結(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)生的土滲透固結(jié)變形引起的。 是地基變形的主要部分。5.4 地基最終沉降量計(jì)算三. 地基沉降計(jì)算的若干問題tSSi ：初始瞬時(shí)沉降Ss: 次固結(jié)沉降Sc：主固結(jié)沉降niiSS1scdSSSS 5土的壓縮與固結(jié)第46頁(yè)/共80頁(yè)第四十七頁(yè)，共80頁(yè)。2、砂性土地(td)基的沉降計(jì)算原位試驗(yàn)(shyn)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(yùn)用期沉降量一般(ybn)不會(huì)很大。難以取到有代表性的土樣標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 靜力觸探試驗(yàn) 載荷板試驗(yàn) Schmertman（薛邁脫曼）建議的簡(jiǎn)易

21、算法 基于經(jīng)驗(yàn)公式的估算方法 HozzdzSEpE 辦法：特點(diǎn)：?jiǎn)栴}： 原位凍結(jié)取樣 單向分層總和法 S S S5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終沉降量計(jì)算三. 地基沉降計(jì)算的若干問題第47頁(yè)/共80頁(yè)第四十八頁(yè)，共80頁(yè)。3、單向分層總和(zngh)法的評(píng)價(jià)可計(jì)算成層地基；可計(jì)算不同形狀基礎(chǔ)（條、矩、圓）不同分布的基底(j d)壓力；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。（1）基本(jbn)假定：（2）優(yōu) 點(diǎn)：（a）假設(shè)基底壓力為線性分布 （b）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算（c）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)（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（e）整個(gè)地基的最終沉降

22、量為各層沉降量之和5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終沉降量計(jì)算三. 地基沉降計(jì)算的若干問題第48頁(yè)/共80頁(yè)第四十九頁(yè)，共80頁(yè)。西方 可判定原狀土壓縮曲線(qxin) 區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài) 計(jì)算結(jié)果偏大相差(xin ch)比較大 修正靠經(jīng)驗(yàn)（3）精度(jn d)：（4）e-p曲線與e-lgp曲線的對(duì)比： 原蘇聯(lián) 無法確定現(xiàn)場(chǎng)土壓縮曲線 不區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài) 計(jì)算結(jié)果偏小e-e-lg均需修正3、單向分層總和法的評(píng)價(jià)5土的壓縮與固結(jié)5.4 地基最終沉降量計(jì)算三. 地基沉降計(jì)算的若干問題第49頁(yè)/共80頁(yè)第五十頁(yè)，共80頁(yè)。5.1 概述5.2 土的壓縮性與壓縮性指標(biāo)(zhbio)5.3 應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮

23、性的影響5.4 地基最終變形量計(jì)算5.5 土的單向固結(jié)理論5土的壓縮(y su)與固結(jié)第50頁(yè)/共80頁(yè)第五十一頁(yè)，共80頁(yè)。重點(diǎn)： 一維滲流(shn li)固結(jié)沉降與時(shí)間(shjin)之間的關(guān)系：飽和土層的滲流固結(jié)固結(jié)( ji)沉降的速度 ？固結(jié)( ji)沉降的程度 ？問題：5.5 土的單向固結(jié)理論St S不可壓縮層可壓縮層p5土的壓縮與固結(jié)第51頁(yè)/共80頁(yè)第五十二頁(yè)，共80頁(yè)。5.5 土的單向(dn xin)固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)( ji)理論（Terzaghi滲流固結(jié)( ji)理論）二、固結(jié)( ji)度的計(jì)算四、固結(jié)系數(shù)的測(cè)定五、多維滲流固結(jié)理論簡(jiǎn)介三、有關(guān)沉降時(shí)間的工程問題5土的壓

24、縮與固結(jié)第52頁(yè)/共80頁(yè)第五十三頁(yè)，共80頁(yè)。 實(shí)踐(shjin)背景：大面積均布荷載p不透水巖層(yncng)飽和(boh)壓縮層z=pp側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)一、一維滲流固結(jié)理論（Terzaghi滲流固結(jié)理論）5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第53頁(yè)/共80頁(yè)第五十四頁(yè)，共80頁(yè)。 1、物理(wl)模型0t t0 twph pphh 0h p附加應(yīng)力(yngl):z=p超靜孔壓: u = z=p有效應(yīng)力(yngl):z=0滲流(shn li)固結(jié)過程附加應(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5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)

25、理論第54頁(yè)/共80頁(yè)第五十五頁(yè)，共80頁(yè)。2、數(shù)學(xué)模型一、一維滲流(shn li)固結(jié)理論土層均勻且完全飽和；土顆粒與水不可壓縮；變形是單向(dn xin)壓縮（水的滲出和土層壓縮是單向(dn xin)的）；荷載均布且一次施加；假定z = const滲流符合達(dá)西定律且滲透系數(shù)保持不變；壓縮系數(shù)a是常數(shù)?；?jbn)假定：求解思路：總應(yīng)力已知有效應(yīng)力原理超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第55頁(yè)/共80頁(yè)第五十六頁(yè)，共80頁(yè)。建立(jinl)方程：微小(wixio)單元（11dz）微小(wixio)時(shí)段（dt）q q(qdz)z zdz112、數(shù)學(xué)模型一、一維滲

26、流(shn li)固結(jié)理論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(dá)西定律超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布超靜孔隙水壓力超靜孔隙水壓力土骨架的體積變化不透水巖層飽和壓縮層z5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第56頁(yè)/共80頁(yè)第五十七頁(yè)，共80頁(yè)。建立(jinl)方程：q q(qdz)z dzz112、數(shù)學(xué)模型一、一維滲流(shn li)固結(jié)理論固體(gt)體積：111Vdzconst1e 2111VeVe(dz)1e 孔隙體積：dt時(shí)段內(nèi)：孔隙體積的變化流出的水量2Vqqdtqqdzdtdzdttzz 11eq1etz 5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第57頁(yè)/共80頁(yè)第五十八頁(yè)

27、，共80頁(yè)。建立(jinl)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)( ji)理論dt時(shí)段內(nèi)：孔隙體積(tj)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(dá)西定律:11eq1etz 孔隙體積的變化土骨架的體積變化5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第58頁(yè)/共80頁(yè)第五十九頁(yè)，共80頁(yè)。Cv 反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散(xiosn)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）1vwk(1e

28、)Ca 212wk 1euutaz 固結(jié)( ji)系數(shù)建立(jinl)方程：2、數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論2v2uuCtz 5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第59頁(yè)/共80頁(yè)第六十頁(yè)，共80頁(yè)。 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(qi ji)。 給出定解條件，求解(qi ji)滲流固結(jié)方程，就可以解出uz,t。方程(fngchng)求解：2、數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)( ji)理論（1）求解思路：2v2uuCtz 5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第60頁(yè)/共80頁(yè)第六十一頁(yè)，共80頁(yè)。不透水巖層飽和壓縮層z=pHp0t t0 tz t , zuz t , z

29、 t , zut , z z 0 z H:u=pz=0: u=0z=H: uz 0 z H: u=0（2）邊界(binji)、初始條件：方程(fngchng)求解：2、數(shù)學(xué)模型一、一維滲流(shn li)固結(jié)理論z5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第61頁(yè)/共80頁(yè)第六十二頁(yè)，共80頁(yè)。(3) 微分方程(wi fn fn chn)的解vv2CTtH 時(shí)間(shjin)因數(shù)m1，3，5，7方程(fngchng)求解：2、數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論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：

30、反映孔隙水壓力的消散程度固結(jié)程度v22T4m1mt ,zeH2zmsinm1p4u 5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第62頁(yè)/共80頁(yè)第六十三頁(yè)，共80頁(yè)。H單面排水時(shí)孔隙水壓力(yl)分布雙面排水時(shí)孔隙水壓力(yl)分布zz排水面不透水層排水面排水面HH滲流(shn li)滲流滲流Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=u0=pu0=p(3) 微分方程的解方程求解：2、數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論vv2CTtH 時(shí)間因數(shù)m1，3，5，7v22T4m1mt ,zeH2zmsinm1p4u 5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固

31、結(jié)理論第63頁(yè)/共80頁(yè)第六十四頁(yè)，共80頁(yè)。二、固結(jié)( ji)度的計(jì)算 一點(diǎn)(y din)M： 地 層：一層土的平均(pngjn)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zt , zzt , zzzzt , zu1uU z t , z t , zuH1、基本概念M5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第64頁(yè)/共80頁(yè)第六十五頁(yè)，共80頁(yè)。2、平均固結(jié)( ji)度Ut與沉降量St之間的關(guān)系t時(shí)刻(shk)： SUStt 確定St的關(guān)鍵(gu

32、njin)是確定Ut 確定Ut的核心問題是確定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 SSUtt在時(shí)間t的沉降與最終沉降量之比二、固結(jié)度的計(jì)算5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第65頁(yè)/共80頁(yè)第六十六頁(yè)，共80頁(yè)。3. 地基沉降(chnjing)過程計(jì)算1) 基本計(jì)算方法均布荷載(hzi)，單向排水情況確定地基(dj)的平均固結(jié)度Ut.)5 , 3 , 1m( ,eH2zmsinm1p4uv22T4m1mt , z ,dzdzu1UH0zH0t , zt v22T2m1m22tem181U

33、v2T42te81U 4UT2t2v 6 . 0Ut 085. 0U1lg933. 0Ttv 6 . 0Ut 3Tv 1Ut 已知解得近似簡(jiǎn)化圖表 P147，圖4-29，曲線 tvUfT 二、固結(jié)度的計(jì)算Tv反映固結(jié)程度5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第66頁(yè)/共80頁(yè)第六十七頁(yè)，共80頁(yè)。二、固結(jié)( ji)度的計(jì)算0.00.20.40.60.81.00.0010.010.11時(shí)間因數(shù)時(shí)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1235土的壓縮(y su)與固結(jié)5.5 土的單向(dn xin)固結(jié)理論第67頁(yè)/共80頁(yè)第六十八頁(yè)，共80頁(yè)。（1） 壓縮

34、應(yīng)力(yngl)分布不同時(shí)2) 常見計(jì)算(j sun)條件1 apbp0 110 實(shí)踐(shjin)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(jì)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 3. 地基沉降過程計(jì)算二、固結(jié)度的計(jì)算不透水邊界透水邊界5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第68頁(yè)/共80頁(yè)第六十九頁(yè)，共80頁(yè)。2) 常見(chn j

35、in)計(jì)算條件（2）雙面排水時(shí)無論哪種情況(qngkung)，均按情況(qngkung)1計(jì)算；壓縮土層深度H取1/2值二、固結(jié)( ji)度的計(jì)算3. 地基沉降過程計(jì)算透水邊界apbp應(yīng)力分布：12534基本情況：透水邊界Hvv2CTtH 5土的壓縮與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第69頁(yè)/共80頁(yè)第七十頁(yè)，共80頁(yè)。5土的壓縮(y su)與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第70頁(yè)/共80頁(yè)第七十一頁(yè)，共80頁(yè)。tTv=Cvt/H2v2vT42)T( , te81USt=Ut S三、有關(guān)沉降時(shí)間(shjin)的工程問題5土的壓縮(y su)與固結(jié)5.5 土的單向固結(jié)理論第71頁(yè)/共80頁(yè)第七十二頁(yè)，共80頁(yè)。Ut= St /S從 Ut 查表（計(jì)算(j sun)）確定 Tv v2vCHTt 5土的壓縮(y su)與固結(jié)三、有關(guān)沉降時(shí)間的工程問題5.5 土的單向固結(jié)理論第72頁(yè)/共80頁(yè)第七十三頁(yè)，共80頁(yè)。tte1U 已知：t1S1t2S2公式(gngsh)計(jì)算，計(jì)算t3S35土的壓縮與固結(jié)三、有關(guān)沉降時(shí)間的工程問題5.5 土的單向固結(jié)理論第73頁(yè)/共80頁(yè)第七十四