土力學(xué)第四章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算

土力學(xué)第四章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算第1頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸第2頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)蘇州虎丘塔

此塔位于蘇州市虎丘公園山頂，落成于宋太祖建隆二年（公元961年），距今已有1036。全塔7層，高47.5米。平面呈八角形。青磚砌筑。

1980年時(shí)，塔身已向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔頂離中心線已達(dá)2.31米。底層塔身出現(xiàn)不少裂縫。

寶塔傾斜為地基覆蓋層相差懸殊等原因造成。第3頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土具有變形特性荷載作用地基發(fā)生沉降荷載大小土的變形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土的特點(diǎn)（碎散、三相）沉降具有時(shí)間效應(yīng)－沉降速率第4頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.1土的壓縮性

自重應(yīng)力壓縮穩(wěn)定附加應(yīng)力導(dǎo)致地基土體變形體積變形形狀變形由正應(yīng)力引起，會(huì)使土的體積縮小壓密，不會(huì)導(dǎo)致土體破壞。形狀變形主要由剪應(yīng)力引起，當(dāng)剪應(yīng)力超過(guò)一定限度時(shí)，土體將產(chǎn)生剪切破壞，此時(shí)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(diǎn)第5頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.1土的壓縮性1、土的壓縮性：地基土在壓力作用下體積減小的特性。土體積縮小包括兩個(gè)方面：土中水、氣從孔隙中排出，使孔隙體積減小；土顆粒本身、土中水及封閉在土中的氣體被壓縮，很小可忽略不計(jì)。2、固結(jié)：土體在外力作用下，壓縮隨時(shí)間增長(zhǎng)的過(guò)程稱(chēng)為固結(jié)。對(duì)于透水性大的無(wú)粘性土，其壓縮過(guò)程在很短時(shí)間內(nèi)就可以完成。而透水性小的粘性土，其壓縮穩(wěn)定所需的時(shí)間要比砂土長(zhǎng)得多。第6頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了研究土的壓縮特性，通常需要進(jìn)行試驗(yàn)。室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)（固結(jié)試驗(yàn)）現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)（荷載試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)）4.1.2土的壓縮性試驗(yàn)與壓縮性指標(biāo)第7頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)與壓縮曲線支架加壓設(shè)備固結(jié)容器變形測(cè)量第8頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用環(huán)刀切取扁圓柱體，一般高2厘米，面積為30cm2或50cm2,試樣連同環(huán)刀一起裝入護(hù)環(huán)內(nèi)，上下有透水石以便試樣在壓力作用下排水。在透水石頂部放一加壓上蓋，所加壓力通過(guò)加壓支架作用在上蓋，同時(shí)安裝一只百分表用來(lái)量測(cè)試樣的壓縮。由于試樣不可能產(chǎn)生側(cè)向變形而只有豎向壓縮。于是，把這種條件下的壓縮試驗(yàn)稱(chēng)為單向壓縮試驗(yàn)或側(cè)限壓縮試驗(yàn)。第9頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水槽內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水石試樣傳壓板百分表測(cè)定：軸向應(yīng)力軸向變形時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果：P1s1e1e0PtestP2s2e2P3s3e3第10頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月假定試樣土粒本身體積不變，土的壓縮僅由于孔隙體積的減小，因此土的壓縮變形常用孔隙比e的變化來(lái)表示。壓縮前壓縮后第11頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓力p與相應(yīng)的穩(wěn)定孔隙比的關(guān)系曲線稱(chēng)為壓縮曲線。第12頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月a圖：壓力與加荷歷時(shí)關(guān)系。b圖：各級(jí)壓力下，試樣孔隙比隨時(shí)間的變化過(guò)程。第13頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)壓縮系數(shù)

用單位壓力增量所引起的孔隙比的改變，即壓縮曲線的割線坡度表征土的壓縮性的高低。P1——一般指地基某深度處土中豎向自重應(yīng)力；P2——地基某深度處自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和；e1——相應(yīng)于p1作用下壓縮穩(wěn)定后土的孔隙比；e2——相應(yīng)于p2作用下壓縮穩(wěn)定后土的孔隙比；第14頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓縮曲線不是直線，即使是同一種土，其壓縮系數(shù)也不是常量。工程上為了便于統(tǒng)一比較，習(xí)慣采用100kPa~200kPa范圍的壓縮系數(shù)來(lái)衡量土的壓縮性的高低。我國(guó)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定a1-2<0.1Mpa-1

屬低壓縮性土。0.1≤a1-2<0.5Mpa-1屬中壓縮性土。a1-2≥0.5Mpa-1

屬高壓縮性土。

(1)壓縮系數(shù)第15頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)壓縮指數(shù)Cc

在較高的壓力范圍內(nèi)，壓縮曲線近似為一直線，很明顯，該直線越陡，意味著土的壓縮性越高。第16頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月低壓縮性土中壓縮性土高壓縮性土Cc<0.2Cc=0.2~0.4Cc>0.4(2)壓縮指數(shù)Cc第17頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)壓縮模量Es

土在完全側(cè)限條件下豎向應(yīng)力增量p與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽康谋戎怠獕嚎s模量（側(cè)限壓縮模量），MPa。

土體在無(wú)側(cè)向變形條件下，豎直應(yīng)力與豎向應(yīng)變之比。其大小反映了土體在單向壓縮條件下對(duì)壓縮變形的抵抗能力。第18頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月低壓縮性土中壓縮性土高壓縮性土Es>15MPaEs=4~15MPaEs<4MPa(3)壓縮模量Es第19頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月回彈曲線與再壓縮曲線試樣回彈不是沿初始?jí)嚎s曲線，說(shuō)明土體的變形是由可恢復(fù)的彈性變形和不可恢復(fù)的塑性變形（殘余變形）組成；回彈和再壓縮曲線比初始曲線平緩，說(shuō)明在回彈和再壓縮范圍內(nèi)土的壓縮性降低；超過(guò)B點(diǎn)，再壓縮曲線趨于初始?jí)嚎s曲線的延長(zhǎng)線。第20頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

土的壓縮性指標(biāo)，還可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試取得。例如通過(guò)載荷試驗(yàn)或旁壓試驗(yàn)所測(cè)得的地基沉降與壓力之間近似的比例關(guān)系，從而利用彈性力學(xué)公式來(lái)反算土的變形模量。（一）以載荷試驗(yàn)測(cè)定土的變形模量第21頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月載荷試驗(yàn)成果：反算變形模量：s1取比例界限p1相對(duì)應(yīng)的沉降，若無(wú)直線段，則對(duì)高壓縮性土取s1=0.02b及其對(duì)應(yīng)的p；對(duì)低壓縮性土取s1=(0.01~0.015)b及其對(duì)應(yīng)的p。第22頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(6)變形模量E0表示土體在無(wú)側(cè)限條件下應(yīng)力應(yīng)變之比，相當(dāng)于理想彈性體的彈性模量。其大小反映了土體抵抗變形的能力，是反映土的壓縮性的重要指標(biāo)之一。第23頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不同土類(lèi)的變形模量經(jīng)驗(yàn)值第24頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變形模量與壓縮模量之間的關(guān)系壓縮模量Es：土在完全側(cè)限條件下，豎向正應(yīng)力與相應(yīng)的變形穩(wěn)定情況下的豎向應(yīng)變的比值。變形模量E0：土在無(wú)側(cè)限條件下，豎向正應(yīng)力與相應(yīng)的變形穩(wěn)定情況下的豎向應(yīng)變的比值。第25頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第26頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2地基最終沉降量的計(jì)算1、地基最終沉降量2、計(jì)算的目的3、分層總和法，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦方法，彈性力學(xué)公式

地基最終沉降量是指地基土在建筑荷載作用下，不斷產(chǎn)生壓縮，直至壓縮穩(wěn)定時(shí)地基表面的沉降量。

建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)預(yù)知建筑物建成后將產(chǎn)生的最終沉降量、沉降差、傾斜及局部?jī)A斜，判斷這些地基變形值是否超出允許的范圍，以便在建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，為采取相應(yīng)的工程措施提供科學(xué)依據(jù)，保證建筑物的安全。第29頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分層總和法的基本假定地基土是均質(zhì)、各向同性的半無(wú)限線性體；地基土在外荷載作用下，只產(chǎn)生豎向變形，側(cè)向不發(fā)生膨脹變形；采用基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力計(jì)算地基變形量。4.2.1分層總和法為了應(yīng)用第3章附加應(yīng)力計(jì)算公式和室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)指標(biāo)

分層總和法假定地基土為直線變形體，在外荷載作用下的變形只發(fā)生在有限厚度的范圍內(nèi)（即壓縮層），將壓縮層厚度內(nèi)的地基土分為若干層，分別求出各分層地基的應(yīng)力，然后用土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式求出各分層的變形量，總和起來(lái)就是地基的最終沉降量。第30頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分層總和法簡(jiǎn)介分層總和法工程中計(jì)算地基的沉降時(shí)，在地基可能產(chǎn)生壓縮的土層深度內(nèi)，按土的特性和應(yīng)力狀態(tài)的變化將地基分為若干層，假定每一層土質(zhì)均勻且應(yīng)力沿厚度均勻分布，然后對(duì)每一土層分別計(jì)算其壓縮量，最后將各分層的壓縮量總和起來(lái)，即得地基表面的最終沉降量。多深合適呢？第31頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分層總和法簡(jiǎn)介壓縮層（沉降計(jì)算深度）確定

工程中通常是按照附加豎向應(yīng)力與自重應(yīng)力之比確定壓縮層的厚度。

一般粘土軟粘土第32頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分層總和法基本思想將壓縮層范圍內(nèi)的地基分層，計(jì)算每一分層的壓縮量，然后累加得總沉降量。由e~p或e~lgp曲線求得第33頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分層總和法計(jì)算地基的最終沉降量地基分層。在分層時(shí)天然土層的交界面和地下水位應(yīng)為分層面，同時(shí)在同一分類(lèi)土層中，各分層的厚度不宜過(guò)大。計(jì)算地基中土的自重應(yīng)力分布計(jì)算地基中豎向附加應(yīng)力分布按算術(shù)平均求各分層平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力求出第i層的壓縮量將每層的壓縮量累加，得到地基的總沉降量第34頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地基分層對(duì)于水工建筑物，每層的厚度可以控制在2～4m，且Hi≤0.4b，b為基礎(chǔ)寬度。對(duì)每一分層可以認(rèn)為壓力是線性分布的。

第35頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算地基中土的自重應(yīng)力分布求出計(jì)算點(diǎn)垂線上各分層層面處的豎向自重應(yīng)力，并繪出它的分布曲線。第36頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算地基中豎向附加應(yīng)力分布求出計(jì)算點(diǎn)垂線上各分層層面處的豎向附加應(yīng)力，并繪出它的分布曲線。確定壓縮層厚度；當(dāng)基礎(chǔ)有埋置深度，應(yīng)采用基底凈壓力去計(jì)算地基中的附加應(yīng)力。第37頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力第38頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月求出第i層的壓縮量第39頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地基的總沉降量第40頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范法計(jì)算最終沉降量第41頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第42頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了提高計(jì)算準(zhǔn)確度，規(guī)范規(guī)定需將計(jì)算沉降量乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，則：第43頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓縮層厚度zn：第44頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算厚度Δz基底寬度≤21~44~88~1515~30>30Δz0.30.60.81.01.21.5第45頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月無(wú)相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在1~30m范圍內(nèi)時(shí)壓縮層厚度zn：第46頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)力歷史：土在形成的地質(zhì)年代中經(jīng)受應(yīng)力變化的情況。先（前）期固結(jié)壓力：天然土層在歷史上所受過(guò)的最大固結(jié)壓力pc。4.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響4.3.1天然土層應(yīng)力歷史

粘性土在形成及存在過(guò)程中所經(jīng)受的地質(zhì)作用和應(yīng)力變化不同，所產(chǎn)生的壓密程度及固結(jié)狀態(tài)亦不同。第47頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月超固結(jié)比OCR（OverConsolidationRatio）：先期固結(jié)壓力pc與現(xiàn)有土層自重應(yīng)力p1=γz的比值。第48頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可能由于地面上升或河流沖刷將其上部一部分土體剝蝕；古冰川下的土層曾經(jīng)受過(guò)冰荷載（荷載強(qiáng)度pc）的壓縮。OCR>1超固結(jié)狀態(tài)

天然土層在地質(zhì)歷史上受過(guò)的固結(jié)壓力pc大于目前上覆壓力p1。第49頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

天然土層在歷史上最大固結(jié)壓力作用下壓縮穩(wěn)定，但沉積后土層厚度無(wú)大變化，以后也沒(méi)有受到過(guò)其他荷載的繼續(xù)作用。OCR＝1正常固結(jié)狀態(tài)第50頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土層逐漸沉積到現(xiàn)在地面，但沒(méi)有達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)；沉積后經(jīng)歷年代時(shí)間不久，其自重固結(jié)作用尚未完成，將來(lái)固結(jié)完成后如圖中虛線。OCR<1欠固結(jié)狀態(tài)新近沉積粘性土、人工填土等。第51頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2先期固結(jié)壓力的確定elgpA132B先期固結(jié)壓力Pc．確定先期固結(jié)壓力的卡薩格蘭德經(jīng)驗(yàn)作圖法（1）從e-lgp曲線上找出曲率半徑最小的一點(diǎn)A；過(guò)點(diǎn)A作水平線A1和切線A2；（2）作∠1A2的平分線A3，與e-lgp曲線上中直線段的延長(zhǎng)線相交于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Pc；Pc0第52頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分析：（1）該法僅適用于e-lgp曲線曲率變化明顯的土層，否則rmin難以確定；（2）e-lgp曲線的曲率隨e軸坐標(biāo)比例的變化而改變，目前尚無(wú)統(tǒng)一的坐標(biāo)比例；人為因素影響很大，所得Pc值不一定可靠；（3）確定Pc時(shí)，一般還應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地的地形，地貌等形成歷史的調(diào)查資料加以判斷。第53頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.3.3考慮應(yīng)力歷史的地基最終沉降計(jì)算第54頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓縮曲線與回彈曲線天然土層應(yīng)力歷史不同處于不同的固結(jié)狀態(tài)固結(jié)狀態(tài)影響地基沉降量大小在壓縮曲線上處于不同的點(diǎn)正常固結(jié)時(shí)在a點(diǎn)超固結(jié)時(shí)在卸載回彈曲線上的b點(diǎn)欠固結(jié)時(shí)在原始?jí)嚎s曲線上的c點(diǎn)

原始?jí)嚎s曲線是針對(duì)取原狀土和制備土樣過(guò)程中，不可避免地對(duì)土樣產(chǎn)生一定的擾動(dòng)，致使室內(nèi)壓縮曲線與現(xiàn)場(chǎng)土的壓縮特性之間有差別，所以加以修正。壓縮性指標(biāo)原始?jí)嚎s曲線（e-lgp曲線）第55頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月正常固結(jié)土的原始?jí)嚎s曲線確定lgpA132B先期固結(jié)應(yīng)力Pce0eb0.42e0c原始?jí)嚎s曲線（1）作室內(nèi)e-lgp曲線，確定Pc；（2）作e0線，與Pc交于b點(diǎn)；（3）作e=0.42e0線得c點(diǎn)，連bc即為原始?jí)嚎s曲線；（4）由bc線斜率得壓縮指數(shù)Cc.Pc0第56頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月超固結(jié)土原始?jí)嚎s曲線和回彈曲線的確定A132B先期固結(jié)應(yīng)力Pcfgee00.42e0cb1bp1lgp原始?jí)嚎s曲線原始再壓縮曲線.（3）由bc線斜率得壓縮指數(shù)Cc（2）由b1b（fg）線斜率得回彈指數(shù)Ce（1）作b1b

∥fgPc0第57頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.3.3考慮應(yīng)力歷史影響的地基最終沉降計(jì)算利用e~lgp曲線可以推出原始?jí)嚎s曲線，從而進(jìn)行更為準(zhǔn)確的沉降計(jì)算。原始?jí)嚎s曲線可以很直觀地反應(yīng)出先期固結(jié)應(yīng)力，從而清晰地考慮地基的應(yīng)力歷史對(duì)沉降的影響。原始?jí)嚎s曲線是由直線或折線組成，通過(guò)Cc或Ce兩個(gè)壓縮性指標(biāo)即可計(jì)算，使用方便。第58頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第59頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月e-lgp曲線法計(jì)算地基最終沉降的步驟選擇沉降計(jì)算斷面和計(jì)算點(diǎn)，確定基底壓力地基分層計(jì)算地基中各分層面的自重應(yīng)力及土層平均自重應(yīng)力計(jì)算地基中各分層面的附加應(yīng)力及土層平均附加應(yīng)力用casagrande法根據(jù)室內(nèi)壓縮曲線確定前期固結(jié)應(yīng)力，判斷土層所處的狀態(tài)；推求現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線根據(jù)土層所處的狀態(tài)，分別用不同的方法求各分層的壓縮量將各分層沉降量總和得到累加的總沉降量第60頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月要考慮不同應(yīng)力歷史對(duì)土層壓縮性的影響：判斷土層屬于正常固結(jié)土、超固結(jié)土還是欠固結(jié)土（確定土層的前期固結(jié)應(yīng)力和現(xiàn)有有效應(yīng)力）推求能夠反應(yīng)土體的真實(shí)壓縮特性的現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線(1)現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線及相關(guān)指標(biāo)第61頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月正常固結(jié)土的沉降量計(jì)算第62頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月—第i層土附加應(yīng)力平均值；—第i層土自重應(yīng)力平均值；—第i層土的初始孔隙比；—從原始?jí)嚎s曲線確定的第i層土的壓縮指數(shù)。第63頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月超固結(jié)土的沉降計(jì)算針對(duì)壓力增量的大小不同分為兩種情況第64頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)時(shí)，土的孔隙比變化由兩部分組成，即：第65頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第66頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)時(shí),土的孔隙比變化只沿著再壓縮曲線b1b發(fā)生,其大小為:b第67頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月b則總沉降量S:n—壓縮土層中具有的分層數(shù);m—壓縮土層中具有的分層數(shù).第68頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月欠固結(jié)土的沉降計(jì)算欠固結(jié)土的沉降不僅僅包括受附加應(yīng)力所引起的沉降，而且還包括地基土在自重作用下尚未固結(jié)的那部分沉降，其孔隙比的變化可近似地按與正常固結(jié)土一樣的方法求得的原始?jí)嚎s曲線確定。對(duì)于欠固結(jié)土來(lái)說(shuō)，即使沒(méi)有外荷載作用，該土層仍然會(huì)產(chǎn)生壓縮量。第69頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第70頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.4地基變形與時(shí)間的關(guān)系土體在外荷作用下的壓縮過(guò)程與時(shí)間有關(guān)。工程設(shè)計(jì)中，我們不但需要預(yù)估建筑物基礎(chǔ)可能發(fā)生的最終沉降量，而且還常常需要預(yù)估建筑物基礎(chǔ)達(dá)到某一沉降量所需的時(shí)間或者預(yù)估建筑物完工后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間可能產(chǎn)生的沉降量。主要是針對(duì)粘性土。第71頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

滲透固結(jié)：飽和粘土在壓力作用下，孔隙水隨時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸被排出，同時(shí)孔隙體積隨之縮小，這一過(guò)程稱(chēng)為飽和土的滲透固結(jié)。滲透固結(jié)時(shí)間與土的滲透性和土層厚度有關(guān)。4.4.1飽和土的滲透固結(jié)土的滲透性愈小，土層愈后，孔隙水被擠出所需的時(shí)間就愈長(zhǎng)。第72頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月飽和土的滲透固結(jié)可借助上圖所示的彈簧-活塞模型來(lái)說(shuō)明彈簧表示土的顆粒骨架；圓筒內(nèi)的水表示土中的自由水；帶孔的活塞則表征土的透水性。彈簧承擔(dān)的壓力為有效應(yīng)力;圓筒中的水承擔(dān)的壓力為孔隙水壓力。靜力平衡條件：

（1）（2）（3）第73頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）當(dāng)t=0時(shí)，水的側(cè)限壓縮模量遠(yuǎn)大于彈簧的彈性系數(shù)，彈簧來(lái)不及變形，基本上沒(méi)有受力，而增加的壓力必須由活塞下面的水承擔(dān)。

（1）（2）（3）第74頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（1）（2）（3）（2）當(dāng)t>0時(shí)，隨著荷載作用時(shí)間的遷延，受到超靜水壓力的水開(kāi)始從活塞排水孔排出，活塞下降，彈簧開(kāi)始承受一部分壓力，并逐漸增大；相應(yīng)孔隙水壓力減小。第75頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（1）（2）（3）（3）當(dāng)t趨于無(wú)窮大時(shí)，水從排水孔充分排出，超靜水壓力為零，孔隙水壓力完全消散，活塞最終下降到總應(yīng)力由彈簧承擔(dān)，飽和土的滲透固結(jié)完成。第76頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（1）（2）（3）結(jié)論：飽和土的滲透固結(jié)也就是孔隙水壓力逐漸消散和有效應(yīng)力相應(yīng)增長(zhǎng)的過(guò)程。第77頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單向固結(jié)模型在某一壓力下，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)是孔隙水應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)化為附加有效應(yīng)力的過(guò)程。在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，任一時(shí)刻任一深度上的應(yīng)力始終遵循有效應(yīng)力原理。求解地基沉降與時(shí)間關(guān)系的問(wèn)題，實(shí)際上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。第78頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.4.2Terzaghi一維固結(jié)理論土是均質(zhì)、各向同性且飽和的。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（壓縮曲線）。土的壓縮和固結(jié)僅在豎直方向發(fā)生。孔隙水的滲流符合達(dá)西定律，土的固結(jié)快慢決定于它的滲透速度。在整個(gè)固結(jié)過(guò)程中，土的滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)視為常數(shù)。地面上作用著連續(xù)均布荷載并且是一次施加的。第79頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Terzaghi單向固結(jié)理論第80頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單元體的滲流條件第81頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單元體的變形條件微單元體孔隙體積的變化率：第82頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月該式稱(chēng)為一維固結(jié)微分方程，稱(chēng)為固結(jié)系數(shù)。單元體的滲流連續(xù)條件第83頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月初始條件、邊界條件如下：()0,0,0,00,00,000=￡￡￥==??=>==>==￡￡=uHztzuHztuztpuHztz時(shí)無(wú)滲流不透水時(shí)時(shí)時(shí)s第84頁(yè)，課件共96頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月m—正奇數(shù)(1、3、5···）；e—自然對(duì)數(shù)的底；