土體發(fā)生固結(jié)或孔隙水應(yīng)力消散的程度課件

1、第五章 土的壓縮性5-1 概 述如果在地基上修建建筑物，地基土內(nèi)各點(diǎn)不僅要承受土體本身的自重應(yīng)力，而且要承擔(dān)由建筑物通過(guò)基礎(chǔ)傳遞給地基的荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力作用，這都將導(dǎo)致地基土體的變形。土體變形可分為：體積變形和形狀變形。本章只討論由正應(yīng)力引起的體積變形，即由于外荷載導(dǎo)致地基內(nèi)正應(yīng)力增加，使得土體體積縮小。在附加應(yīng)力作用下，地基土將產(chǎn)生體積縮小，從而引起建筑物基礎(chǔ)的豎直方向的位移（或下沉）稱(chēng)為沉降。為什么研究沉降？基礎(chǔ)的沉降量或者各部位的沉降差過(guò)大，那么將影響上部建筑物的正常使用，甚至?xí)＜敖ㄖ锏陌踩?1、地基土層發(fā)生變形的主要因素 內(nèi)因：土具有壓縮性 外因：主要是建筑物荷載的作用 建筑物

2、荷載作用，這是普遍存在的因素 地下水位大幅度下降 施工影響，基槽持力層土的結(jié)構(gòu)擾動(dòng) 振動(dòng)影響，產(chǎn)生震沉 溫度變化影響，如冬季冰凍，春季融化 浸水下沉，如黃土濕陷，填土下沉 固相礦物本身壓縮土中液相水的壓縮 土中孔隙的壓縮 在外力作用下，土顆粒重新排列，土體體積縮小的現(xiàn)象稱(chēng)為壓縮。通常，均認(rèn)為土體壓縮完全是由于土中孔隙體積減小的結(jié)果。 土的壓縮隨時(shí)間增長(zhǎng)的過(guò)程稱(chēng)為土的固結(jié)。2 即在自重應(yīng)力或附加應(yīng)力作用下，地基土要產(chǎn)生附加變形，包括體積變形和形狀變形。對(duì)于土來(lái)說(shuō)，體積變形通常表現(xiàn)為體積縮小。我們把這種在外力作用下土體積縮小得特性稱(chēng)為土的壓縮性。 土的壓縮性主要有兩個(gè)特點(diǎn)： 土的壓縮性主要是由于孔

3、隙體積減少而引起的； 由于孔隙水的排出而引起的壓縮對(duì)于飽和粘土來(lái)說(shuō)需要時(shí)間，將土的壓縮隨時(shí)間增長(zhǎng)的過(guò)程稱(chēng)為土的固結(jié)。 在建筑物荷載作用下，地基土主要由于壓縮而引起的豎直方向的位移稱(chēng)為沉降。研究建筑物沉降包含兩方面的內(nèi)容： 絕對(duì)沉降量的大小，亦即最終沉降； 沉降與時(shí)間的關(guān)系，主要介紹太沙基的一維固結(jié)理論。35.2 土的壓縮特性 一、土的壓縮與固結(jié)在外力作用下，土顆粒重新排列，土體體積縮小的現(xiàn)象稱(chēng)為壓縮。通常，土粒本身和孔隙水的壓縮量可以忽略不計(jì)，在研究土的壓縮時(shí)，均認(rèn)為土體壓縮完全是由于土中孔隙體積減小的結(jié)果。 在三維應(yīng)力邊界條件下，飽和土體地基受荷載作用后產(chǎn)生的總沉降量St可以看作由三部分組成

4、：瞬時(shí)沉降Si、主固結(jié)沉降Sc、次固結(jié)沉降Ss，即 St=Si+Sc+Ss4 瞬時(shí)沉降是指在加荷后立即發(fā)生的沉降。對(duì)于飽和粘土來(lái)說(shuō)，由于在很短的時(shí)間內(nèi)，孔隙中的水來(lái)不及排出，加之土體中的水和土粒是不可壓縮的，因而瞬時(shí)沉降是在沒(méi)有體積變形的條件下發(fā)生的，它主要是由于土體的側(cè)向變形引起的，是形狀變形。如果飽和土體處于無(wú)側(cè)向變形條件下，則可以認(rèn)為Si=0。 在荷載作用下飽和土體中孔隙水的排出導(dǎo)致土體體積隨時(shí)間逐漸縮小，有效應(yīng)力逐漸增加，這一過(guò)程稱(chēng)為主固結(jié)，也就是通常所指的固結(jié)。它占了總沉降的主要部分。 隨著時(shí)間的增加，孔隙水應(yīng)力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸增加并最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，此時(shí)孔隙水應(yīng)力消散為零，

5、主固結(jié)沉降完成，這一過(guò)程所產(chǎn)生的沉降為固結(jié)沉降。 土體在主固結(jié)沉降完成之后在有效應(yīng)力不變的情況下還會(huì)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)進(jìn)一步產(chǎn)生沉降，這就是次固結(jié)沉降。 次固結(jié)沉降對(duì)某些土如軟粘土是比較重要的，對(duì)于堅(jiān)硬土或超固結(jié)土，這一分量相對(duì)較小。55.2 固結(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)65.2.1 室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)與壓縮曲線為了研究土的壓縮特性，通?？稍谠囼?yàn)室內(nèi)進(jìn)行固結(jié)試驗(yàn)，從而測(cè)定土的壓縮性指標(biāo)。室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)的主要裝置為固結(jié)儀，如圖所示。 用這種儀器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，由于剛性護(hù)環(huán)所限，試樣只能在豎向產(chǎn)生壓縮，而不能產(chǎn)生側(cè)向變形，故稱(chēng)為單向固結(jié)試驗(yàn)或側(cè)限固結(jié)試驗(yàn)。固結(jié)儀示意圖7土的壓縮變形常用孔隙比e的變化來(lái)表示。根據(jù)固結(jié)試驗(yàn)的

6、結(jié)果可建立壓力p與相應(yīng)的穩(wěn)定孔隙比的關(guān)系曲線，稱(chēng)為土的壓縮曲線。壓縮曲線可以按兩種方式繪制，一種是按普通直角坐標(biāo)繪制的ep曲線；另一種是用半對(duì)數(shù)直角坐標(biāo)繪制的elgp曲線。同一種土的孔隙比并不是固定不變的，所謂的穩(wěn)定也只是指附加應(yīng)力完全轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力而言的。固結(jié)試驗(yàn)成果示意圖8壓縮曲線是室內(nèi)壓縮實(shí)驗(yàn)的成果，它是土的孔隙比e與所受壓力P的關(guān)系曲線。9壓縮性曲線的形狀與土樣的成分、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)及受力歷史等有關(guān)。壓縮性不同的土，其e-p曲線的形狀不同。曲線愈陡，說(shuō)明壓力增加時(shí)孔隙比減小得多，土易變形，壓縮性愈高。105.2.2 壓縮系數(shù)和壓縮指數(shù)壓縮曲線反映了土受壓后的壓縮特性。我們可以用單位壓力增量

7、所引起的孔隙比改變，即壓縮曲線的割線的坡度來(lái)表征土的壓縮性高低。 式中：av稱(chēng)為壓縮系數(shù)，即割線M1M2的坡度，以kPa-1或MPa-1計(jì)。e1， e2為p1，p2相對(duì)應(yīng)的孔隙比。壓縮系數(shù)的確定11壓縮系數(shù)av是表征土壓縮性的重要指標(biāo)之一。在工程中，習(xí)慣上采用100kPa和200kPa范圍的壓縮系數(shù)來(lái)衡量土的壓縮性高低。我國(guó)的建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范按av的大小，劃分地基土的壓縮性。 當(dāng)av0.1MPa-1時(shí) 屬低壓縮性土 當(dāng)0.1MPa -1 av0.5MPa -1時(shí) 屬中壓縮性土 當(dāng)av 0.5MPa -1時(shí) 屬高壓縮性土12 壓縮指數(shù)：土的固結(jié)試驗(yàn)的結(jié)果也可以繪在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，即坐標(biāo)橫軸p用

8、對(duì)數(shù)坐標(biāo)，而縱軸e用普通坐標(biāo)，由此得到的壓縮曲線稱(chēng)為elgp曲線。在較高的壓力范圍內(nèi)，elgp曲線近似地為一直線，可用直線的坡度 壓縮指數(shù)Cc來(lái)表示土的壓縮性高低，即 Cc是無(wú)量綱系數(shù)，同壓縮系數(shù)a一樣，壓縮指數(shù)Cc值越大，土的壓縮性越高。雖然壓縮系數(shù)a 和壓縮指數(shù)Cc都是反映土的壓縮性指標(biāo)，但兩者有所不同。前者隨所取的初始?jí)毫皦毫υ隽康拇笮《?，而后者在較高的壓力范圍內(nèi)卻是常量，不隨壓力而變。 13（一）壓縮模量（側(cè)限壓縮模量）壓縮模量指土在側(cè)限壓縮條件下豎向附加壓應(yīng)力與應(yīng)變?cè)隽恐?，單位為MPa。5.2.3、壓縮模量與變形模量壓縮系數(shù)的確定14（二）變形模量變形模量指土在無(wú)側(cè)限條件下附加

9、壓應(yīng)力與壓縮應(yīng)變之比。載荷試驗(yàn)15載荷試驗(yàn)觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：每級(jí)加載后，按間隔10、10、10、15、15、30分鐘讀數(shù)，當(dāng)連續(xù)2個(gè)小時(shí)內(nèi)，每1個(gè)小時(shí)的沉降量小于0.1mm時(shí)，可加下一級(jí)荷載；當(dāng)出現(xiàn)承壓板周?chē)劣忻黠@的側(cè)向擠出或發(fā)生裂紋時(shí)、當(dāng)沉降s急劇增大時(shí)、當(dāng)某一級(jí)荷載24小時(shí)不能達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即可終止加載；（此前一級(jí)荷載為極限荷載）s/b0.06可終止加載。16壓縮模量指土在側(cè)限壓縮條件下豎向附加壓應(yīng)力與應(yīng)變?cè)隽恐取Ｗ冃文Ａ恐竿猎跓o(wú)側(cè)限條件下附加壓應(yīng)力與壓縮應(yīng)變之比。變形模量與壓縮模量的關(guān)系17廣義虎克定律：泊松比：0.30.4，飽和土在不排水條件下接近0.5變形模量與壓縮模量之間的關(guān)系：變形

10、模量土的類(lèi)型變形模量(kPa)土的類(lèi)型變形模量(kPa)泥炭100500松砂1000020000塑性粘土5004000密實(shí)砂5000080000硬塑粘土40008000密實(shí)砂礫石100000200000較硬粘土80001500018土的固結(jié)試驗(yàn)的結(jié)果也可以繪在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，即坐標(biāo)橫軸p用對(duì)數(shù) 坐標(biāo)，而縱軸e用普通坐標(biāo)，由此得到的壓縮曲線稱(chēng)為elgp曲線。 在較高的壓力范圍內(nèi)，elgp曲線近似地為一直線，可用直線的坡度 壓縮指數(shù)Cc來(lái)表示土的壓縮性高低，即式中：e1，e2分別為p1，p2所對(duì)應(yīng)的孔隙比。19（三）壓縮指數(shù)與回彈再壓縮曲線 雖然壓縮系數(shù)和壓縮指數(shù)都是反映土的壓縮性的指標(biāo)，但兩者有所

11、不同。前者隨所取的初始?jí)毫皦毫υ隽康拇笮《?，而后者在較高的壓力范圍內(nèi)是常數(shù)。 為了研究土的卸載回彈和再壓縮的特性，可以進(jìn)行卸荷和再加荷的固結(jié)試驗(yàn)。土的回彈再壓縮曲線20（五）應(yīng)力歷史對(duì)粘性土壓縮性的影響所謂應(yīng)力歷史，就是土體在歷史上曾經(jīng)受到過(guò)的應(yīng)力狀態(tài)。固結(jié)應(yīng)力是指能夠使土體產(chǎn)生固結(jié)或壓縮的應(yīng)力。就地基土而言，能夠使土體產(chǎn)生固結(jié)或壓縮的應(yīng)力主要有兩種：其一是土的自重應(yīng)力；其二是外荷在地基內(nèi)部引起的附加應(yīng)力。我們把土在歷史上曾受到過(guò)的最大有效應(yīng)力稱(chēng)為前期固結(jié)應(yīng)力，以pc表示；而把前期固結(jié)應(yīng)力與現(xiàn)有有效應(yīng)力po之比定義為超固結(jié)比，以O(shè)CR表示，即OCR=pc/ po。對(duì)于天然土，當(dāng)OCR1時(shí)，

12、該土是超固結(jié)土；當(dāng)OCR=1時(shí)，則為正常固結(jié)土。如果土在自重應(yīng)力po作用下尚未完全固結(jié)，則其現(xiàn)有有效應(yīng)力po小于現(xiàn)有固結(jié)應(yīng)力po，即po po，這種土稱(chēng)為欠固結(jié)土。21天然土層的固結(jié)狀態(tài)固結(jié)是指土體在建筑物荷重或自重壓力及其它應(yīng)力作用下，其變形隨時(shí)間發(fā)展至完全穩(wěn)定的全過(guò)程。因此固結(jié)是時(shí)間的函數(shù)。前期固結(jié)壓力(p)是指土層在地質(zhì)歷史上曾經(jīng)受過(guò)的最大有效固結(jié)壓力。根據(jù)前期固結(jié)壓力劃分三類(lèi)沉積土層沉積土層按先期固結(jié)壓力pc分類(lèi)22超固結(jié)比（over consolidation ratio)OCR=1 正常固結(jié)土 OCR1 超固結(jié)土 OCR1 欠固結(jié)土 23（1）從e-logp曲線上找出曲率半徑最小的

13、一點(diǎn)A，過(guò)A點(diǎn)作水平線A1和A2；（2）作1A2的平分線A3，與e-logp曲線中直線段的延長(zhǎng)線相交B點(diǎn)；（3）B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力就是先期固結(jié)壓力p 。前期固結(jié)壓力的確定卡薩格蘭德方法確定先期固結(jié)壓力24（1）先作b點(diǎn)（2）再作c點(diǎn)（3）然后作bc直線 （原始?jí)嚎s曲線）由原始?jí)嚎s曲線求土的壓縮性指標(biāo) 原始?jí)嚎s曲線是指室內(nèi)壓縮試驗(yàn)elogp曲線經(jīng)修正后得出的符合現(xiàn)場(chǎng)原始土體孔隙比與有效應(yīng)力的關(guān)系曲線。1、 正常固結(jié)土正常固結(jié)土的原始?jí)嚎s曲線25（1）先作b1點(diǎn)（2）過(guò)b1點(diǎn)作一直線（3）再作c點(diǎn)（4）然后作bc直線 (原始?jí)嚎s曲線）2. 超固結(jié)土超固結(jié)土樣的擾動(dòng)對(duì)壓縮性的影響超固結(jié)土的原始?jí)嚎s

14、曲線和原始再壓縮曲線26單向壓縮量公式 一、無(wú)側(cè)向變形條件下單向壓縮量計(jì)算假設(shè)目前工程中廣泛采用的計(jì)算地基沉降的分層總和法是以無(wú)側(cè)向變形條件下的壓縮量公式為基礎(chǔ)的，它的基本假定是：（1）土的壓縮完全是由于孔隙體積減小導(dǎo)致骨架變形的結(jié)果，土粒本身的壓縮可忽略不計(jì)；（2）土體僅產(chǎn)生豎向壓縮，而無(wú)側(cè)向變形；（3）土層均質(zhì)且在土層厚度范圍內(nèi)，壓力是均勻分布的。27二、單向壓縮量公式加p之前：p1, V1(1+e1)Vs加 p穩(wěn)定之后：p1+ p，V2(1+e2)Vs，S=H-H由p引起的單位體積土體的體積變化：試樣壓縮前后的情況28根據(jù)av，mv和Es的定義，上式又可表示為無(wú)側(cè)向變形條件下的土層壓縮量

15、計(jì)算公式為29地基沉降計(jì)算的ep曲線法 實(shí)際計(jì)算地基土的壓縮量時(shí)，只須考慮某一深度范圍內(nèi)內(nèi)土層的壓縮量，這一深度范圍內(nèi)的土層就稱(chēng)為“壓縮層”。對(duì)于一般粘性土，當(dāng)?shù)鼗成疃鹊母郊討?yīng)力z 與自重應(yīng)力s之比等于0.2時(shí)，該深度范圍內(nèi)的土層即為壓縮層；對(duì)于軟粘土，則以z / s=0.1為標(biāo)準(zhǔn)確定壓縮層的厚度。壓縮層的確定30分層總和法的基本思路是：將壓縮層范圍內(nèi)地基分層，計(jì)算每一分層的壓縮量，然后累加得總沉降量。分層總和法有兩種基本方法：ep曲線法和elgp曲線法。分層總和法沉降計(jì)算圖例31二、用ep曲線法計(jì)算地基的最終沉降量（1）首先根據(jù)建筑物基礎(chǔ)的形狀，結(jié)合地基中土層性狀，選擇沉降計(jì)算點(diǎn)的位置；再

16、按作用在基礎(chǔ)上荷載的性質(zhì)（中心、偏心或傾斜等情況），求出基底壓力的大小和分布。（2）將地基分層。24m, =0.4b, 土層交界面，地下水位都是自然的分層面；砂土可不分層；（3）計(jì)算地基中的自重應(yīng)力分布。從地面（4）計(jì)算地基中豎向附加應(yīng)力分布。（5）按算術(shù)平均求各分層平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力。(注意：也可以直接計(jì)算各土層中點(diǎn)處的自重應(yīng)力及附加應(yīng)力)分層總和法沉降計(jì)算圖例32二、用ep曲線法計(jì)算地基的最終沉降量（6）求出第i分層的壓縮量。pe（注意：不同土層要用不同曲線），代公式：（7）最后將每一分層的壓縮量累加，即得地基的總沉降量為：S= Si 土的壓縮曲線分層總和法沉降計(jì)算圖例33【例題5

17、1】有一矩形基礎(chǔ)放置在均質(zhì)粘土層上，如圖所示。基礎(chǔ)長(zhǎng)度L=10m，寬度B=5m，埋置深度D=1.5m，其上作用著中心荷載P=10000kN。地基土的天然濕重度為20kN/m3，土的壓縮曲線如圖（b）所示。若地下水位距基底2.5m，試求基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降量。例5-1附圖34【解】（1）由L/B=10/5=210可知，屬于空間問(wèn)題，且為中心荷載，所以基底壓力為 p=P/(LB)=1000/(105)200kPa基底凈壓力為 pn=p-D=200-20 1.5170kPa（2）因?yàn)槭蔷|(zhì)土，且地下水位在基底以下2.5m處，取分層厚度Hi=2.5m。（3）求各分層面的自重應(yīng)力（注意：從地面算起）并繪分布

18、曲線見(jiàn)圖412（a） s0= D=20 1.5=30kPa s1= s0 +H1=30+20 2.5=80kPa35s2= s1 +H2=80+(21-9.8) 2.5=108kPas3= s2 +H3=108+(21-9.8) 2.5=136kPas4= s3 +H4=136+(21-9.8) 2.5=164kPas5= s4 +H5=164+(21-9.8) 2.5=192kPa（4）求各分層面的豎向附加應(yīng)力并繪分布曲線見(jiàn)圖412(a)。該基礎(chǔ)為矩形，屬空間問(wèn)題，故應(yīng)用“角點(diǎn)法”求解。為此，通過(guò)中心點(diǎn)將基底劃分為四塊相等的計(jì)算面積，每塊的長(zhǎng)度L1=5m，寬度B1=2.5m。中心點(diǎn)正好在四塊

19、計(jì)算面積的公共角點(diǎn)上，該點(diǎn)下任意深度zi處的附加應(yīng)力為任一分塊在該點(diǎn)引起的附加應(yīng)力的4倍，計(jì)算結(jié)果如下表所示。36（5）確定壓縮層厚度。從計(jì)算結(jié)果可知，在第4點(diǎn)處有z4/ s40.1950, up, p=u+ 4、時(shí)間t趨于無(wú)窮大： u=0, =p飽和土體的單向固結(jié)模型40從固結(jié)模型模擬的土體的固結(jié)過(guò)程可以看出：在某一壓力作用下，飽和土的固結(jié)過(guò)程就是土體中各點(diǎn)的超孔隙水應(yīng)力不斷消散、附加有效應(yīng)力相應(yīng)增加的過(guò)程，或者說(shuō)是超孔隙水應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)化為附加有效應(yīng)力的過(guò)程，而在這種轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，任一時(shí)刻任一深度上的應(yīng)力始終遵循著有效應(yīng)力原理，即p = u + 。因此，關(guān)于求解地基沉降與時(shí)間關(guān)系的問(wèn)題，實(shí)際上

20、就變成求解在附加應(yīng)力作用下，地基中各點(diǎn)的超孔隙水應(yīng)力隨時(shí)間變化的問(wèn)題。因?yàn)橐坏┠硶r(shí)刻的超孔隙水應(yīng)力確定，附加有效應(yīng)力就可根據(jù)有效應(yīng)力原理求得，從而，根據(jù)上節(jié)介紹的理論，求得該時(shí)刻的土層壓縮量。41二、太沙基（Terzaghi）單向固結(jié)理論太沙基單向固結(jié)理論有下列一些基本假定：（1）土是均質(zhì)、各向同性且飽和的；（2）土粒和孔隙水是不可壓縮的，土的壓縮完全由孔隙體積的減小引起；（3）土的壓縮和固結(jié)僅在豎直方向發(fā)生；（4）孔隙水的向外排出符合達(dá)西定律，土的固結(jié)快慢決定于它的滲流速度；（5）在整個(gè)固結(jié)過(guò)程中，土的滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)等均視為常數(shù)；（6）地面上作用著連續(xù)均布荷載并且是一次施加的。42不透水

21、巖層上：均質(zhì)、各向同性的飽和粘土層；連續(xù)均布荷載； t=0時(shí)： h0=u0/rw p/rw t=t時(shí)：頂面測(cè)壓管h=u/rw ；底面與頂面測(cè)壓管水頭差dh;t=t時(shí)：頂面流出 q； 底面流入:dt時(shí)間內(nèi)凈流出水量：dt內(nèi)，單元體上的有效應(yīng)力增量為d，則單元體體積的減小可根據(jù)式(5-13) 表示為 飽和黏土的固結(jié)過(guò)程43由于在固結(jié)過(guò)程中，外荷保持不變，因而在z深度處的附加應(yīng)力也為常數(shù)，則有效應(yīng)力的增加將等于孔隙水應(yīng)力的減小 (5-37)任何時(shí)刻t，任何位置z，土體中孔隙水壓力u都必須滿足該方程。反過(guò)來(lái)，在一定的初始條件和邊界條件下，由式（5-37）可以求解得任一深度z在任一時(shí)刻t的孔隙水應(yīng)力的表

22、達(dá)式。 5-24 飽和黏土的固結(jié)過(guò)程44在一定的邊界條件下可求得解析解：對(duì)于上圖所示的土層和受荷情況，其初始條件和邊界條件為t=0以及0zH時(shí)，u0=p0t以及z=H時(shí)，q=0, 從而 t=以及0zH時(shí)，u=0 分離變量法求解：式中，m正奇數(shù)（1，3，5.）；Tv時(shí)間因數(shù)，無(wú)因次，表示為其中，H為最大排水距離，在單面排水條件下為土層厚度，在雙面排水條件下為土層厚度的一半。 式（5-38）表示圖5-24所示的土層和受荷情況在單向固結(jié)條件下，土體中孔隙水應(yīng)力隨時(shí)間、深度而變化的表達(dá)式?？紫端畱?yīng)力是時(shí)間和深度的函數(shù)。任一時(shí)刻任一點(diǎn)的孔隙水應(yīng)力可由式（5-38）求得。 (5-38)45三、固結(jié)度及其應(yīng)

23、用所謂固結(jié)度，就是指在某一附加應(yīng)力下，經(jīng)某一時(shí)間t后，土體發(fā)生固結(jié)或孔隙水應(yīng)力消散的程度。對(duì)某一深度z處土層經(jīng)時(shí)間t后，該點(diǎn)的固結(jié)度可用下式表示式中：uo初始孔隙水應(yīng)力，其大小即等于該點(diǎn)的附加應(yīng)力p； ut時(shí)刻該點(diǎn)的孔隙水應(yīng)力。某一點(diǎn)的固結(jié)度對(duì)于解決工程實(shí)際問(wèn)題來(lái)說(shuō)并不重要，為此，常常引入土層平均固結(jié)度的概念，它被定義為46或者式中：st經(jīng)過(guò)時(shí)間t后的基礎(chǔ)沉降量； s基礎(chǔ)的最終沉降量。47土層的平均固結(jié)度是時(shí)間因數(shù)Tv的單值函數(shù)，它與所加的附加應(yīng)力的大小無(wú)關(guān)，但與附加應(yīng)力的分布形式有關(guān)。反映附加應(yīng)力分布形態(tài)的參數(shù) ：附加應(yīng)力為（沿豎向）均勻分布 538代入541定義為透水面上的附加應(yīng)力與不透水

24、面上附加應(yīng)力之比。 48情況1，其附加應(yīng)力隨深度呈逐漸增大的正三角形分布。其初始條件為：當(dāng)t=0時(shí)，0zH， 。 據(jù)此，式（5-37）可求解得 5-25典型的直線型附加應(yīng)力分布49為了使用的方便，已將各種附加應(yīng)力呈直線分布（即不同值）情況下土層的平均固結(jié)度與時(shí)間因數(shù)之間的關(guān)系繪制成曲線，如圖526所示。5-26平均固結(jié)度U與時(shí)間因素Tv關(guān)系曲線50利用圖526和式（542），可以解決下列兩類(lèi)沉降計(jì)算問(wèn)題：（1）已知土層的最終沉降量S，求某一固結(jié)歷時(shí)t已完成的沉降St 1、由k，av，e1，H和給定的t，算出Cv和時(shí)間因數(shù)Tv； 2、利用圖526中的曲線查出固結(jié)度U； 3、再由式（542）求得StSU。（2）已知土層的最終沉降量S，求土層產(chǎn)生某一沉降量St所需的時(shí)間t 1、平均固結(jié)度U=St/S； 2、圖中查得時(shí)間因數(shù)Tv； 3、再按式t = H2 Tv / Cv求出所需的時(shí)間。51【例題54】設(shè)飽和粘土層的厚度為10m，位于不