土力學(xué)復(fù)習(xí)總結(jié)PPT課件

1、第一章第一章 緒論緒論支承基礎(chǔ)的土體或巖體稱為地基。支承基礎(chǔ)的土體或巖體稱為地基。天然地基天然地基人工地基人工地基地基按是否進(jìn)行人工處理分為地基按是否進(jìn)行人工處理分為將結(jié)構(gòu)所承受的各種作用傳遞到地基上的結(jié)構(gòu)組成將結(jié)構(gòu)所承受的各種作用傳遞到地基上的結(jié)構(gòu)組成部分。部分。什么是地基？什么是地基？（subgrade)什么是什么是基礎(chǔ)？ (foundation) 第1頁/共96頁第二章第二章 土的性質(zhì)及工程分類土的性質(zhì)及工程分類2.1 土的組成與土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造2.2 土的物理性質(zhì)指標(biāo)2.3 土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.4 土(巖)的工程分類2.5 土的滲透及滲流2.6 土的壓實(shí)性主要內(nèi)容第2頁/共96頁顆粒級(jí)配的

2、描述顆粒級(jí)配的描述 工程上常用不均勻系工程上常用不均勻系數(shù)數(shù)Cu描述顆粒級(jí)配的描述顆粒級(jí)配的不均勻程度不均勻程度 1060ddCud10、d30、d60小于某粒徑的小于某粒徑的土粒含量為土粒含量為10%、 30%和和60%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑Cu愈大，表示土粒愈不均愈大，表示土粒愈不均勻。工程上把勻。工程上把Cu5的土視的土視為級(jí)配不良的土；為級(jí)配不良的土； Cu10的土視為級(jí)配良好的土的土視為級(jí)配良好的土 曲率系數(shù)曲率系數(shù)Cc描述顆粒級(jí)描述顆粒級(jí)配曲線整體形態(tài)，表明配曲線整體形態(tài)，表明某粒組是否缺失情況某粒組是否缺失情況 6010230dddCc對(duì)于礫類土或砂類土，同時(shí)滿對(duì)于礫類土或

3、砂類土，同時(shí)滿足足Cu5和和Cc= =13時(shí)，定名為時(shí)，定名為良好級(jí)配砂或良好級(jí)配礫良好級(jí)配砂或良好級(jí)配礫 第3頁/共96頁土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 一、土的三相圖一、土的三相圖 氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積Vn二、直接測(cè)定指標(biāo)二、直接測(cè)定指標(biāo) 1.土的密度土的密度：?jiǎn)挝惑w積土的質(zhì)單位體積土的質(zhì)量量 awswsVVVmmVm工程中常用重度工程中常用重度 來表示單位體來表示單位體積土的重力積土的重力 g重力加速度，重力加速度，近似取近似取10m/s2 2.土粒相對(duì)密度土粒相對(duì)密度d ds（土粒比重）：（土粒比重）：土粒質(zhì)量與同體積的土粒質(zhì)量與同體積的4時(shí)純水

4、時(shí)純水的質(zhì)量之比的質(zhì)量之比 sssswwmdV土粒相對(duì)密度變化范圍不大：細(xì)粒土（黏性土）一般土粒相對(duì)密度變化范圍不大：細(xì)粒土（黏性土）一般2.702.75；砂土一般為砂土一般為2.65左右。土中有機(jī)質(zhì)含量增加，土粒相對(duì)密度減小左右。土中有機(jī)質(zhì)含量增加，土粒相對(duì)密度減小Vv第4頁/共96頁氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V3.土的含水量土的含水量：土中水的土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示數(shù)表示%100%100sssmmmmm土的含水量是標(biāo)志土含水程度的一個(gè)重要物理指標(biāo)。天土的含水量是標(biāo)志土含水程度的一個(gè)重要物理指標(biāo)。天然土層含水量變化范

5、圍較大，與土的種類、埋藏條件及然土層含水量變化范圍較大，與土的種類、埋藏條件及其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。 測(cè)定方法：測(cè)定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精燃燒法通常用烘干法，亦可近似用酒精燃燒法 第5頁/共96頁 三、換算指標(biāo)三、換算指標(biāo) 氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V1.孔隙比孔隙比e和孔隙率和孔隙率n孔隙比孔隙比e ：土中孔隙體積與土土中孔隙體積與土粒體積之比粒體積之比 2.土的飽和度土的飽和度Sr ：土中孔土中孔隙水的體積與孔隙總體積隙水的體積與孔隙總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示之比，以百分?jǐn)?shù)表示飽和度描述土中孔隙被水充滿的程度。干

6、土飽和度描述土中孔隙被水充滿的程度。干土Sr= =0, ,飽和土飽和土Sr= =100%。砂土砂土根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài)根據(jù)飽和度分為三種狀態(tài): : svVVe孔隙率孔隙率n ：土中孔隙體積與總土中孔隙體積與總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示 %100VVnv%100vrVVSSr50%稍濕；稍濕； 50Sr80%很濕；很濕； Sr80%飽和飽和第6頁/共96頁3.不同狀態(tài)下土的密度和重度不同狀態(tài)下土的密度和重度飽和密度飽和密度sat ：土體中孔隙完土體中孔隙完全被水充滿時(shí)的土的密度全被水充滿時(shí)的土的密度 干密度干密度d ：?jiǎn)挝惑w積中固體單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量顆粒部分的質(zhì)量

7、VVmvssatVmsd浮密度浮密度 ：土單位體積內(nèi)土土單位體積內(nèi)土粒質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差粒質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差 VVmss土的三相比例指標(biāo)中的質(zhì)量密度指標(biāo)共有土的三相比例指標(biāo)中的質(zhì)量密度指標(biāo)共有4個(gè)，土的密度個(gè)，土的密度，飽和密度飽和密度sat，干密度，干密度d，浮密度，浮密度 (kg/m3), ,相應(yīng)的重度指標(biāo)相應(yīng)的重度指標(biāo)也有也有4個(gè)，土的重度個(gè)，土的重度 ，飽和重度，飽和重度 sat，干重度，干重度 d，浮重度，浮重度 (kN/m3)氣氣水水土粒土粒msmwmVsVwVVVa質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V第7頁/共96頁 四、指標(biāo)間的換算四、指標(biāo)間的換算氣氣水水土粒土粒dsw Vs11+

8、1+e質(zhì)量質(zhì)量m體積體積V土的三相指標(biāo)中，土的三相指標(biāo)中，土粒比重土粒比重ds ，含水量含水量和和密度密度是通是通過試驗(yàn)測(cè)定的，可以根據(jù)三過試驗(yàn)測(cè)定的，可以根據(jù)三個(gè)基本指標(biāo)換算出其余各指?jìng)€(gè)基本指標(biāo)換算出其余各指標(biāo)標(biāo)Vv=edsw ds（1）w (1)1swdmVe 11sswdmdVe推導(dǎo)：推導(dǎo)：換算關(guān)系式：換算關(guān)系式：(1)11swswddde ()1sVwswsatmVdeVe(1)1swsatdeeeVVnV1wwsrVVWVmdSVVe第8頁/共96頁土的物理狀態(tài)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo) 一、無黏性土的密實(shí)度一、無黏性土的密實(shí)度 土的密實(shí)度土的密實(shí)度指單位體積土中固體顆粒的含量。根據(jù)土指單

9、位體積土中固體顆粒的含量。根據(jù)土顆粒含量的多少，天然狀態(tài)下的砂、碎石等處于從緊密到顆粒含量的多少，天然狀態(tài)下的砂、碎石等處于從緊密到松散的不同物理狀態(tài)。無黏性土的密實(shí)度與其工程性質(zhì)有松散的不同物理狀態(tài)。無黏性土的密實(shí)度與其工程性質(zhì)有著密切關(guān)系。著密切關(guān)系。1.孔隙比孔隙比e 孔隙比孔隙比e可以用來表示砂土的密實(shí)度。對(duì)于同一種土，可以用來表示砂土的密實(shí)度。對(duì)于同一種土，當(dāng)孔隙比小于某一限度時(shí)，處于密實(shí)狀態(tài)?？紫侗扔螅?dāng)孔隙比小于某一限度時(shí)，處于密實(shí)狀態(tài)。孔隙比愈大，土愈松散土愈松散 2.相對(duì)密實(shí)度相對(duì)密實(shí)度DrminmaxmaxeeeeDr砂土在天然狀砂土在天然狀態(tài)下孔隙比態(tài)下孔隙比砂土在最密

10、實(shí)狀砂土在最密實(shí)狀態(tài)時(shí)的孔隙比態(tài)時(shí)的孔隙比砂土在最松砂土在最松散狀態(tài)時(shí)的散狀態(tài)時(shí)的孔隙比孔隙比第9頁/共96頁當(dāng)當(dāng)Dr=0=0時(shí)，時(shí)， e= =emin，表示土處于最疏松狀態(tài)，表示土處于最疏松狀態(tài); ;當(dāng)當(dāng)Dr= =1.0時(shí)，時(shí)， e= =emax，表示土體處于最密實(shí)狀態(tài)，表示土體處于最密實(shí)狀態(tài)3.按動(dòng)力觸探確定無黏性土的密實(shí)度按動(dòng)力觸探確定無黏性土的密實(shí)度Dr1/3疏松狀態(tài)疏松狀態(tài)1/3Dr2/3中密狀態(tài)中密狀態(tài)2/3Dr1密實(shí)狀態(tài)密實(shí)狀態(tài) 天然砂土的密實(shí)度，可按原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)天然砂土的密實(shí)度，可按原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)N進(jìn)行評(píng)定。天然碎石土的密實(shí)度，可按原位重型圓錐進(jìn)行評(píng)定。天

11、然碎石土的密實(shí)度，可按原位重型圓錐動(dòng)力觸探的錘擊數(shù)動(dòng)力觸探的錘擊數(shù)N63.5進(jìn)行評(píng)定進(jìn)行評(píng)定(GB50007-2002) 密實(shí)度密實(shí)度按按N評(píng)定砂石密實(shí)度評(píng)定砂石密實(shí)度 按按N63.5評(píng)定碎石土密實(shí)度評(píng)定碎石土密實(shí)度 松散松散稍密稍密中密中密密實(shí)密實(shí)N10N63.5510N155N63.51015N3010N63.520N30N63.520第10頁/共96頁 二、黏性土的稠度二、黏性土的稠度 1.黏性土的稠度狀態(tài)黏性土的稠度狀態(tài)稠度稠度是指土的軟硬程度或土受外力作用所引起變形或破是指土的軟硬程度或土受外力作用所引起變形或破壞的抵抗能力壞的抵抗能力, ,是黏性土最主要的物理狀態(tài)特征是黏性土最主要

12、的物理狀態(tài)特征。0固態(tài)或半固態(tài)固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)塑限塑限P液限液限L黏性土由某一種狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)的界限含水量稱為黏性土由某一種狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)的界限含水量稱為土的稠度界限土的稠度界限液塑限測(cè)定根據(jù)液塑限測(cè)定根據(jù)土工試驗(yàn)規(guī)程土工試驗(yàn)規(guī)程(SL237-007-1999)規(guī)定，規(guī)定，采用液塑限聯(lián)合測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。采用液塑限聯(lián)合測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。第11頁/共96頁2.黏性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)黏性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)塑性指數(shù)塑性指數(shù)IP是液限和塑限的差值是液限和塑限的差值(省去省去%)，即土處在可塑狀態(tài)的，即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍含水量變化范圍說明：說明：塑性指

13、數(shù)的大小取決于土顆粒吸附結(jié)合水的能力塑性指數(shù)的大小取決于土顆粒吸附結(jié)合水的能力, ,即與即與土中黏粒含量有關(guān)。黏粒含量越多土中黏粒含量有關(guān)。黏粒含量越多, ,塑性指數(shù)就越高塑性指數(shù)就越高 說明：說明：液性指數(shù)表征土的天然含水量與界限含水量間的相對(duì)關(guān)液性指數(shù)表征土的天然含水量與界限含水量間的相對(duì)關(guān)系。當(dāng)系。當(dāng)IL0時(shí)時(shí), ,P, ,土處于堅(jiān)硬狀態(tài)土處于堅(jiān)硬狀態(tài); ;當(dāng)當(dāng)IL1時(shí)時(shí), ,L, ,土處土處于流動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)于流動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)IL值可以直接判定土的軟硬狀態(tài)值可以直接判定土的軟硬狀態(tài) PLpI液性指數(shù)液性指數(shù)IL是黏性是黏性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比土的天然含水量和塑限的差值與

14、塑性指數(shù)之比 PPLII狀態(tài)狀態(tài)液性指數(shù)液性指數(shù)堅(jiān)硬堅(jiān)硬硬塑硬塑可塑可塑軟塑軟塑流塑流塑IL00IL0.250.25IL0.750.75IL1IL1第12頁/共96頁 達(dá)西定律達(dá)西定律 達(dá)西分析了大量實(shí)驗(yàn)資料，發(fā)現(xiàn)土中滲透的滲流量q與圓筒斷面積A及水頭損失h 成正比，與斷面間距L成反比，即 ：q=kAh/L=kAi 或v=q/A=ki式中i=h/L，稱為水力梯度，也稱水力坡降；k為滲透系數(shù)，其值等于水力梯度為1時(shí)水的滲透速度，cm/s 。 土的滲透問題土的滲透問題第13頁/共96頁滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形 一、滲透力和臨界水力坡降一、滲透力和臨界水力坡降1.滲透力滲透力滲透水流施加于單

15、位土粒上的拖曳力滲透水流施加于單位土粒上的拖曳力h2h1h21L沿水流方向放置兩個(gè)測(cè)壓沿水流方向放置兩個(gè)測(cè)壓管，測(cè)壓管水面高差管，測(cè)壓管水面高差h水流流經(jīng)這段土體，受水流流經(jīng)這段土體，受到土顆粒的阻力，阻力到土顆粒的阻力，阻力引起的水頭損失為引起的水頭損失為h土粒對(duì)水流土粒對(duì)水流的阻力應(yīng)為的阻力應(yīng)為 hAFw土樣土樣面積面積根據(jù)牛頓第三定律，試樣的根據(jù)牛頓第三定律，試樣的總滲流力總滲流力J和土粒對(duì)水流的阻和土粒對(duì)水流的阻力力F大小相等，方向相反大小相等，方向相反 hAFJw第14頁/共96頁滲流作用于單位土體的力滲流作用于單位土體的力wwiALhAALJj說明：說明：滲透力滲透力j是滲流對(duì)是滲

16、流對(duì)單位土體單位土體的作用力，是一種體積力，其大的作用力，是一種體積力，其大小與水力坡降成正比，作用方向與滲流方向一致，單位為小與水力坡降成正比，作用方向與滲流方向一致，單位為kN/m3 滲透力的存在，將使土體內(nèi)部受力發(fā)生變化，這種變化對(duì)滲透力的存在，將使土體內(nèi)部受力發(fā)生變化，這種變化對(duì)土體穩(wěn)定性有顯著的影響土體穩(wěn)定性有顯著的影響abc滲透力方向與滲透力方向與重力一致，促重力一致，促使土體壓密、使土體壓密、強(qiáng)度提高，有強(qiáng)度提高，有利于土體穩(wěn)定利于土體穩(wěn)定滲流方向近乎水平，使?jié)B流方向近乎水平，使土粒產(chǎn)生向下游移動(dòng)的土粒產(chǎn)生向下游移動(dòng)的趨勢(shì)，對(duì)穩(wěn)定不利趨勢(shì)，對(duì)穩(wěn)定不利滲流力與重力方向相滲流力與重力

17、方向相反，當(dāng)滲透力大于土反，當(dāng)滲透力大于土體的有效重度，土粒體的有效重度，土粒將被水流沖出將被水流沖出第15頁/共96頁2.臨界水力坡降臨界水力坡降使土體開始發(fā)生滲透變形的水力坡降使土體開始發(fā)生滲透變形的水力坡降 GJ當(dāng)土顆粒的重力與滲透力相等時(shí)，土顆粒不受任何當(dāng)土顆粒的重力與滲透力相等時(shí)，土顆粒不受任何力作用，好像處于懸浮狀態(tài)，這時(shí)的水力坡降即為力作用，好像處于懸浮狀態(tài)，這時(shí)的水力坡降即為臨界水力坡降臨界水力坡降JG crwiwcri11ssatwcrwdie或或 在工程計(jì)算中，將土的臨界水力坡降除以某一安全系數(shù)在工程計(jì)算中，將土的臨界水力坡降除以某一安全系數(shù)Fs(23)，作為允許水力坡降，

18、作為允許水力坡降i。設(shè)計(jì)時(shí)，為保證建筑物的安。設(shè)計(jì)時(shí)，為保證建筑物的安全，將滲流逸出處的水力坡降控制在允許坡降全，將滲流逸出處的水力坡降控制在允許坡降i內(nèi)內(nèi)scrFiii第16頁/共96頁 二、滲透變形二、滲透變形 滲透水流將土體的細(xì)顆粒沖走、帶走或局部土體產(chǎn)生移動(dòng)，滲透水流將土體的細(xì)顆粒沖走、帶走或局部土體產(chǎn)生移動(dòng)，導(dǎo)致土體變形導(dǎo)致土體變形滲透變形問題（流土，管涌）滲透變形問題（流土，管涌） 1.流土流土在滲流作用下，局部土體表面隆起，或某一范圍內(nèi)土在滲流作用下，局部土體表面隆起，或某一范圍內(nèi)土 粒群同時(shí)發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象粒群同時(shí)發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象 流土發(fā)生于地基或土壩下游滲流出逸處，不發(fā)生于土體內(nèi)

19、部。開流土發(fā)生于地基或土壩下游滲流出逸處，不發(fā)生于土體內(nèi)部。開挖基坑或渠道時(shí)常遇到的流砂現(xiàn)象，屬于流土破壞。細(xì)砂、粉砂、挖基坑或渠道時(shí)常遇到的流砂現(xiàn)象，屬于流土破壞。細(xì)砂、粉砂、淤泥等較易發(fā)生流土破壞淤泥等較易發(fā)生流土破壞 第17頁/共96頁2.管涌管涌在滲流作用下，無黏性土中的細(xì)小顆粒通過較大顆粒在滲流作用下，無黏性土中的細(xì)小顆粒通過較大顆粒的孔隙，發(fā)生移動(dòng)并被帶出的現(xiàn)象的孔隙，發(fā)生移動(dòng)并被帶出的現(xiàn)象 土體在滲透水流作用下，細(xì)小顆粒被帶出，孔隙逐漸增大，形成土體在滲透水流作用下，細(xì)小顆粒被帶出，孔隙逐漸增大，形成能穿越地基的細(xì)管狀滲流通道，掏空地基或壩體，使其變形或失能穿越地基的細(xì)管狀滲流通

20、道，掏空地基或壩體，使其變形或失穩(wěn)。管涌既可以發(fā)生在土體內(nèi)部，也可以發(fā)生在滲流出口處，發(fā)穩(wěn)。管涌既可以發(fā)生在土體內(nèi)部，也可以發(fā)生在滲流出口處，發(fā)展一般有個(gè)時(shí)間過程，是一種漸進(jìn)性的破壞展一般有個(gè)時(shí)間過程，是一種漸進(jìn)性的破壞 第18頁/共96頁基坑突涌基坑突涌 當(dāng)基坑下部有承壓水層時(shí)，開挖基坑減小了底板隔水層的厚當(dāng)基坑下部有承壓水層時(shí)，開挖基坑減小了底板隔水層的厚度，當(dāng)隔水層較薄經(jīng)受不住承壓水頭壓力，承壓水頭壓力就會(huì)沖度，當(dāng)隔水層較薄經(jīng)受不住承壓水頭壓力，承壓水頭壓力就會(huì)沖毀基坑底板，這種現(xiàn)象稱為毀基坑底板，這種現(xiàn)象稱為基坑突涌基坑突涌wHh第19頁/共96頁 各向同性土流各向同性土流 網(wǎng)的特征網(wǎng)

21、的特征1. 1. 正交性：流線與等勢(shì)線（等水頭線）必須正交HH0lblb2. 2. 流網(wǎng)為曲邊正方形等間隔流線與等間隔等勢(shì)線形成的流網(wǎng)中，各個(gè)網(wǎng)格的長(zhǎng)寬比應(yīng)為常數(shù)。一般取1 1，即為曲邊正方形。3. 3. 任意兩相鄰等勢(shì)線間的水頭損失相等。4. 4. 任意兩相鄰流線間的單位滲流量相等。第20頁/共96頁填土的擊實(shí)特性填土的擊實(shí)特性1.1.含水量的影響含水量的影響2.2.擊實(shí)功能的影響擊實(shí)功能的影響3.3.土類和級(jí)配的影響土類和級(jí)配的影響 當(dāng)含水率較低時(shí)，擊實(shí)后的干密度隨含水量的增加而增大。而當(dāng)干密度增大到某一值后，含水量的繼續(xù)增加反致干密度的減小。干密度的這一最大值稱為該擊數(shù)下的最大干密度，與

22、它對(duì)應(yīng)的含水量稱為最優(yōu)含水量。說明：說明：當(dāng)擊數(shù)一定時(shí)，只有當(dāng)擊數(shù)一定時(shí)，只有在某一含水量下才獲得最佳在某一含水量下才獲得最佳的擊實(shí)效果的擊實(shí)效果 dmaxd0opmaxmax()dd填土要求的最大干密度壓實(shí)系數(shù)室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)的最大干密度第21頁/共96頁01020304050020406080100u/kPa nn液化：任何物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體的行為或過程。就無黏性土而言，這種由固體狀態(tài)變?yōu)橐后w狀態(tài)的轉(zhuǎn)化是由于孔隙水壓力增大（超孔隙水壓力）和有效應(yīng) 力 減 小 的 過 程 。（美國(guó)土木工程協(xié)會(huì)巖土工程分部土動(dòng)力學(xué)委員會(huì)）砂土液化孔隙水壓力應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N周期荷載下飽和砂土動(dòng)強(qiáng)度與循環(huán)次數(shù)有關(guān)第22

23、頁/共96頁第三章第三章 土中應(yīng)力計(jì)算土中應(yīng)力計(jì)算1 土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)2 有效應(yīng)力原理3 土中自重應(yīng)力（水平，豎直）4 與基礎(chǔ)接觸的基底壓力5 外荷載作用下地基土的附加應(yīng)力主要內(nèi)容第23頁/共96頁有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理飽和土中總應(yīng)力與孔隙水壓力、有效應(yīng)力之間存在如下關(guān)系： 總應(yīng)力：有效應(yīng)力u ： 孔隙水壓力u 第24頁/共96頁地基中的應(yīng)力計(jì)算假定地基中的應(yīng)力計(jì)算假定地 基地 基假設(shè)為:半無限體彈 性均 質(zhì)各項(xiàng)同性第25頁/共96頁自重應(yīng)力自重應(yīng)力 自重應(yīng)力：自重應(yīng)力：由于土體本身自重引起的應(yīng)力由于土體本身自重引起的應(yīng)力確定土體初始確定土體初始應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài) 土體在自重作用下，在漫長(zhǎng)的

24、地質(zhì)歷史時(shí)期，已經(jīng)土體在自重作用下，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期，已經(jīng)壓縮穩(wěn)定，因此，土的自重應(yīng)力壓縮穩(wěn)定，因此，土的自重應(yīng)力不再引起土的變形。不再引起土的變形。但對(duì)于新沉積土層或近期人工充填土應(yīng)考慮自重應(yīng)力但對(duì)于新沉積土層或近期人工充填土應(yīng)考慮自重應(yīng)力引起的變形。引起的變形。第26頁/共96頁成層土的自重應(yīng)力計(jì)算成層土的自重應(yīng)力計(jì)算iniinnczhhhh12211天然地面天然地面h1h2h3 3 2 1 水位面水位面 1 h1 1 h1 + 2h2 1 h1 + 2h2 + 3h3 說明：說明：1.地下水位以上土層地下水位以上土層采用天然重度，地下采用天然重度，地下水位以下土層采用浮水位以下土層采

25、用浮重度重度2.非均質(zhì)土中自重應(yīng)非均質(zhì)土中自重應(yīng)力沿深度呈折線分布力沿深度呈折線分布 第27頁/共96頁毛細(xì)壓力毛細(xì)壓力毛細(xì)壓力是一種有效壓力。毛細(xì)水位的上升，將會(huì)提高土層的自重壓力，對(duì)支擋結(jié)構(gòu)或土坡穩(wěn)定不利。由于毛細(xì)壓力的作用，在地下水位以上時(shí)，u（靜水壓力）為負(fù)值，在地下水位以下時(shí)，u（靜水壓力）為正值。第28頁/共96頁基底壓力基底壓力基底壓力基底壓力：建筑物上部結(jié)構(gòu)荷載和基礎(chǔ)自重建筑物上部結(jié)構(gòu)荷載和基礎(chǔ)自重通過基礎(chǔ)傳遞給地基，作用于基礎(chǔ)底面?zhèn)髦恋赝ㄟ^基礎(chǔ)傳遞給地基，作用于基礎(chǔ)底面?zhèn)髦恋鼗膯挝幻娣e壓力的單位面積壓力F第29頁/共96頁影響基底壓力的因素影響基底壓力的因素 影響基底壓力

26、的因素影響基底壓力的因素: :基礎(chǔ)的形狀、大小、剛基礎(chǔ)的形狀、大小、剛度，埋置深度，基礎(chǔ)上作用荷載的性質(zhì)（中心、度，埋置深度，基礎(chǔ)上作用荷載的性質(zhì)（中心、偏心、傾斜等）及大小、地基土性質(zhì)偏心、傾斜等）及大小、地基土性質(zhì) 第30頁/共96頁中心荷載作用下的基底壓力中心荷載作用下的基底壓力AGFp若是條形基礎(chǔ)，若是條形基礎(chǔ)，F(xiàn), ,G取單位長(zhǎng)度取單位長(zhǎng)度基底面積計(jì)算基底面積計(jì)算G= GAd取室內(nèi)外平取室內(nèi)外平均埋深計(jì)算均埋深計(jì)算第31頁/共96頁偏心荷載作用下的基底壓力偏心荷載作用下的基底壓力F+G eelbpmaxpmin作用于基礎(chǔ)底面作用于基礎(chǔ)底面形心上的力矩形心上的力矩M= =(F+G)e

27、基礎(chǔ)底面的抵基礎(chǔ)底面的抵抗矩；矩形截抗矩；矩形截面面W=bl2/6 WMAGFppminmaxleblGFpp61minmax第32頁/共96頁討論討論pmaxpminel/6pmaxpmin0pmaxpmin=0基底壓力重分布基底壓力重分布leblGFpp61minmax當(dāng)當(dāng)e0，基底壓力呈梯形分布，基底壓力呈梯形分布 當(dāng)當(dāng)e=l/6時(shí)，時(shí)，pmax0，pmin=0，基底壓力呈三角形分布，基底壓力呈三角形分布 當(dāng)當(dāng)el/6時(shí)，時(shí)，pmax0，pmin0，基底出現(xiàn)拉應(yīng)力，基底壓力重分布，基底出現(xiàn)拉應(yīng)力，基底壓力重分布 第33頁/共96頁基底壓力重分布基底壓力重分布belpGF2321maxbe

28、lGFp232max偏心荷載作用在偏心荷載作用在基底壓力分布圖基底壓力分布圖形的形心上形的形心上 第34頁/共96頁基底附加壓力基底附加壓力( (基底凈壓力基底凈壓力) ) 基底附加壓力：基底附加壓力：作用于地基表面，由于建造建筑物作用于地基表面，由于建造建筑物而而新增加的壓力稱為基底附加壓力，即導(dǎo)致地基中產(chǎn)生新增加的壓力稱為基底附加壓力，即導(dǎo)致地基中產(chǎn)生附附加應(yīng)力的那部分基底壓力。加應(yīng)力的那部分基底壓力。FFd實(shí)際情況實(shí)際情況基底附加壓力在數(shù)基底附加壓力在數(shù)值上等于基底壓力值上等于基底壓力扣除基底標(biāo)高處原扣除基底標(biāo)高處原有土體的自重應(yīng)力有土體的自重應(yīng)力第35頁/共96頁基底附加壓力計(jì)算基底附

29、加壓力計(jì)算dpp00基底壓力呈梯形分布時(shí)，基底壓力呈梯形分布時(shí)，基底附加壓力基底附加壓力dpppp0minmaxmin0max0基底附加壓力基底附加壓力自重應(yīng)力自重應(yīng)力第36頁/共96頁地基中的附加應(yīng)力地基中的附加應(yīng)力附加應(yīng)力：附加應(yīng)力：新增外加荷載在地基土體中引起的應(yīng)新增外加荷載在地基土體中引起的應(yīng)力力n計(jì)算基本假定：計(jì)算基本假定：地基土是連續(xù)、地基土是連續(xù)、均勻、各向同性均勻、各向同性的半無限完全彈的半無限完全彈性體性體不同地基不同地基中應(yīng)力分中應(yīng)力分布各有其布各有其特點(diǎn)特點(diǎn)平面問題平面問題空間問題空間問題x,z的函數(shù)的函數(shù)x,y,z的函數(shù)的函數(shù)第37頁/共96頁豎向集中荷載作用下的地基豎

30、向集中荷載作用下的地基附加應(yīng)力分布規(guī)律附加應(yīng)力分布規(guī)律 距離地面越深，附加應(yīng)力的分布范圍越廣距離地面越深，附加應(yīng)力的分布范圍越廣 在集中力作用線上的附加應(yīng)力最大，向兩側(cè)逐漸減在集中力作用線上的附加應(yīng)力最大，向兩側(cè)逐漸減小小 同一豎向線上的附加應(yīng)力隨深度而變化同一豎向線上的附加應(yīng)力隨深度而變化 在集中力作用線上，當(dāng)在集中力作用線上，當(dāng)z z0 0時(shí)，時(shí)，z z，隨著深，隨著深度增加，度增加，z z逐漸減小逐漸減小 豎向集中力作用引起的附加應(yīng)力向深部向四周無限豎向集中力作用引起的附加應(yīng)力向深部向四周無限傳播，在傳播過程中，應(yīng)力強(qiáng)度不斷降低（傳播，在傳播過程中，應(yīng)力強(qiáng)度不斷降低（應(yīng)力擴(kuò)應(yīng)力擴(kuò)散散）第

31、38頁/共96頁第39頁/共96頁角點(diǎn)法計(jì)算地基附加應(yīng)力角點(diǎn)法計(jì)算地基附加應(yīng)力zMoIVIIIIIIo oIIIIIIIVp0pKKKKcccczcccc0第40頁/共96頁角點(diǎn)法計(jì)算地基附加應(yīng)力角點(diǎn)法計(jì)算地基附加應(yīng)力IIIo oo oIIIIo oIVo oII計(jì)算點(diǎn)在基底邊緣計(jì)算點(diǎn)在基底邊緣計(jì)算點(diǎn)在基底邊緣外計(jì)算點(diǎn)在基底邊緣外pKKcczcc0pKKKKcccczcccc0第41頁/共96頁角點(diǎn)法計(jì)算地基附加應(yīng)力角點(diǎn)法計(jì)算地基附加應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)在基底角點(diǎn)外計(jì)算點(diǎn)在基底角點(diǎn)外Io oo oIIIIIIVpKKKKcccczcccc0第42頁/共96頁影響基底反力分布的因素有哪些？影響基底反力分布

32、的因素有哪些？ 基底地基反力的分布規(guī)律主要取決于基礎(chǔ)的剛度和地基的變形條件。 柔性基礎(chǔ)，地基反力分布與上部荷載分布基本相同，而基礎(chǔ)底面的沉降分布則是中央大而邊緣小，如由土筑成的路堤，其自重引起的地基反力分布與路堤斷面形狀相同。 剛性基礎(chǔ)在中心荷載作用下，開始的地基反力呈馬鞍形分布；荷載較大時(shí)，邊緣地基土產(chǎn)生塑性變形，邊緣地基反力不再增加，使地基反力重新分布而呈拋物線分布，若外荷載繼續(xù)增大，則地基反力會(huì)繼續(xù)發(fā)展呈鐘形分布。 第43頁/共96頁目前根據(jù)什么假設(shè)計(jì)算地基中的附加應(yīng)力？目前根據(jù)什么假設(shè)計(jì)算地基中的附加應(yīng)力？設(shè)是否合理可行？設(shè)是否合理可行？ 目前計(jì)算土中應(yīng)力的方法仍采用彈性理論公式，將地

33、基土視作均勻的、連續(xù)的、各向同性的半無限體 由于土是三相體，具有明顯的各向異性和非線性特征，這種假定同土體的實(shí)際情況有差別，不過其計(jì)算結(jié)果尚能滿足實(shí)際工程的要求。 在雙層地基中，堅(jiān)硬土層上覆蓋著不厚的可壓縮土層即薄壓縮層情況下，將會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，而軟弱土層上有一層壓縮性較低的土層即硬殼層情況中則將發(fā)生應(yīng)力擴(kuò)散現(xiàn)象，這些情況目前的附加應(yīng)力計(jì)算方法都還無法考慮進(jìn)去。 第44頁/共96頁第四章第四章 土的壓縮性和地基沉降計(jì)土的壓縮性和地基沉降計(jì)算算主要內(nèi)容n4.1 土的壓縮性n4.2 地基沉降計(jì)算n4.3 飽和土滲流固結(jié)理論n4.4 沉降觀測(cè)與地基容許變形第45頁/共96頁土的壓縮性土的壓縮性

34、是指土在壓力作用下體積縮小的特性是指土在壓力作用下體積縮小的特性. .壓縮量的組成壓縮量的組成n固體顆粒的壓縮固體顆粒的壓縮n土中水的壓縮土中水的壓縮n空氣的排出空氣的排出n水的排出水的排出占總壓縮量的占總壓縮量的1/400不到，不到，忽略不計(jì)忽略不計(jì)壓縮量主要組成部分壓縮量主要組成部分說明：說明：土的壓縮被認(rèn)為只是由于孔隙體積減小的結(jié)果土的壓縮被認(rèn)為只是由于孔隙體積減小的結(jié)果無黏性土無黏性土黏性土黏性土透水性好，水易于排出透水性好，水易于排出壓縮穩(wěn)定很快完成壓縮穩(wěn)定很快完成透水性差，水不易排出透水性差，水不易排出壓縮穩(wěn)定需要很長(zhǎng)一段時(shí)間壓縮穩(wěn)定需要很長(zhǎng)一段時(shí)間土的固結(jié)：土的固結(jié)：土體在壓力作

35、用下，壓縮量隨時(shí)間增長(zhǎng)的過程土體在壓力作用下，壓縮量隨時(shí)間增長(zhǎng)的過程第46頁/共96頁 1.壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與豎向壓土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與豎向壓應(yīng)應(yīng)力增量的比值力增量的比值p1p2e1e2M1M2e0epe- -p曲線曲線pe利用單位壓力增量所引起利用單位壓力增量所引起得孔隙比改變表征土的壓得孔隙比改變表征土的壓縮性高低縮性高低pea d d在壓縮曲線中，實(shí)際采在壓縮曲線中，實(shí)際采用割線斜率表示土的壓用割線斜率表示土的壓縮性縮性1221 ppeepea規(guī)范規(guī)范用用p1100kPa、 p2200kPa對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2評(píng)價(jià)土的壓縮性評(píng)價(jià)土的

36、壓縮性n a1-20.1MPa-1低壓縮性土低壓縮性土n0.1MPa-1a1-20.5MPa-1中壓縮性土中壓縮性土n a1-20.5MPa-1高壓縮性土高壓縮性土1221 ppeepea斜斜率率第47頁/共96頁 2.壓縮模量壓縮模量Es土在土在側(cè)限側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或稱為條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或稱為側(cè)限模量側(cè)限模量aeEs11說明：說明：土的壓縮模量土的壓縮模量Es與土的的壓縮系數(shù)與土的的壓縮系數(shù)a成反比，成反比， Es愈愈大，大， a愈小，土的壓縮性愈低愈小，土的壓縮性愈低n3.變形模量變形模量E0土在土在無側(cè)限無側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值

37、。條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值。變形模量與壓縮變形模量與壓縮模量之間關(guān)系模量之間關(guān)系sEE0其中其中1212土的泊松比，土的泊松比，一般一般00.5之間之間第48頁/共96頁第二節(jié)第二節(jié) 地基沉降計(jì)算地基沉降計(jì)算一、分層總和法一、分層總和法地基最終沉降量：地基變形穩(wěn)定后基礎(chǔ)底面的沉降地基最終沉降量：地基變形穩(wěn)定后基礎(chǔ)底面的沉降量量1.基本假設(shè)基本假設(shè)n地基是均質(zhì)、各向同性的半無限線性地基是均質(zhì)、各向同性的半無限線性變形體，可按彈性理論計(jì)算土中應(yīng)力變形體，可按彈性理論計(jì)算土中應(yīng)力n在壓力作用下，地基土不產(chǎn)生側(cè)向變?cè)趬毫ψ饔孟?，地基土不產(chǎn)生側(cè)向變形，可采用側(cè)限條件下的壓縮性指標(biāo)形，可采用側(cè)限

38、條件下的壓縮性指標(biāo) 為了彌補(bǔ)假定為了彌補(bǔ)假定所引起誤差，取所引起誤差，取基底中心點(diǎn)下的基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力進(jìn)行計(jì)附加應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，以基底中點(diǎn)算，以基底中點(diǎn)的沉降代表基礎(chǔ)的沉降代表基礎(chǔ)的平均沉降的平均沉降2.單一壓縮土層的沉降計(jì)算單一壓縮土層的沉降計(jì)算n在一定均勻厚度土層上施加連續(xù)均布在一定均勻厚度土層上施加連續(xù)均布荷載，豎向應(yīng)力增加，孔隙比相應(yīng)減荷載，豎向應(yīng)力增加，孔隙比相應(yīng)減小，土層產(chǎn)生壓縮變形，沒有側(cè)向變小，土層產(chǎn)生壓縮變形，沒有側(cè)向變形。形。第49頁/共96頁單一壓縮土層的沉降計(jì)算n在一定均勻厚度土層上施加連續(xù)均布荷載，豎向應(yīng)力增加，在一定均勻厚度土層上施加連續(xù)均布荷載，豎向應(yīng)力增加，

39、孔隙比相應(yīng)減小，土層產(chǎn)生壓縮變形，沒有側(cè)向變形?？紫侗认鄳?yīng)減小，土層產(chǎn)生壓縮變形，沒有側(cè)向變形。p可壓縮土層可壓縮土層H2H1s土層豎向應(yīng)力由土層豎向應(yīng)力由p1增加到增加到p2，引，引起孔隙比從起孔隙比從e1減小到減小到e2，豎向應(yīng)，豎向應(yīng)力增量為力增量為p1121211HeeeHHs 1221ppeep e a 111211HEpH)pp(eass 第50頁/共96頁分層總和分層總和n分別計(jì)算基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中各個(gè)分層土的壓縮變形量Si,基礎(chǔ)的平均沉降量S等于Si的總和1221111111_1()11nnnniiiiiiiiiiiiiiiisinziiisieeapppsshhheeEhEe

40、1i由第i層的自重應(yīng)力均值從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比 e2i由第i層的自重應(yīng)力均值與附加應(yīng)力均值之和從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比11ziisiziieEa1221 iiiieeeappp 第51頁/共96頁單向壓縮分層總和法計(jì)算步驟單向壓縮分層總和法計(jì)算步驟n1.1.繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲線線n2.2.確定地基沉降計(jì)算深度確定地基沉降計(jì)算深度n3.3.確定沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)的分層界面確定沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)的分層界面n4.4.計(jì)算各分層沉降量計(jì)算各分層沉降量n5.5.計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量第52頁/共9

41、6頁繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲線重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲線n確定基礎(chǔ)沉降計(jì)算深度確定基礎(chǔ)沉降計(jì)算深度 一般取附加應(yīng)力與自重應(yīng)力一般取附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值為的比值為20處，即處，即z=0.2c處的深度作為沉降計(jì)算深度的處的深度作為沉降計(jì)算深度的下限下限n確定地基分層確定地基分層1.1.不同土層的分界面與地下水位不同土層的分界面與地下水位面為天然層面面為天然層面2.2.每層厚度每層厚度hi 0.4bn計(jì)算各分層沉降量計(jì)算各分層沉降量 根據(jù)自重應(yīng)力、附加應(yīng)力曲線、根據(jù)自重應(yīng)力、附加應(yīng)力曲線、e- -p壓縮曲線計(jì)算任一分層沉降量壓縮曲線計(jì)算任一分層沉降量

42、對(duì)于軟土，應(yīng)該取對(duì)于軟土，應(yīng)該取z=0.2c處，若沉降深度范圍內(nèi)存在基處，若沉降深度范圍內(nèi)存在基巖時(shí)，計(jì)算至基巖表面為止巖時(shí)，計(jì)算至基巖表面為止n計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量iiiiiheees1211niiss1d地基沉降計(jì)算深度地基沉降計(jì)算深度c線線z線線第53頁/共96頁二、二、規(guī)范規(guī)范法法n由由建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500072002）提出提出n分層總和法的另一種形式分層總和法的另一種形式n沿用分層總和法的假設(shè)，并引入平均附加應(yīng)力系數(shù)和地沿用分層總和法的假設(shè)，并引入平均附加應(yīng)力系數(shù)和地基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 均質(zhì)地基土，在側(cè)限條件下，壓縮模

43、量均質(zhì)地基土，在側(cè)限條件下，壓縮模量Es不隨深度而變，不隨深度而變，從基底至深度從基底至深度z的壓縮量為的壓縮量為szzszszEAdzEdzEs001附加應(yīng)力面積附加應(yīng)力面積深度深度z范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的附加應(yīng)力面積附加應(yīng)力面積dzAzz0附加應(yīng)力通附加應(yīng)力通式式z=K p0代入代入引入平均附引入平均附加應(yīng)力系數(shù)加應(yīng)力系數(shù)zpAzKdzz00因此附加應(yīng)力因此附加應(yīng)力面積表示為面積表示為zpA0sEzps0因此因此zKdzp00第54頁/共96頁利用附加應(yīng)力面積利用附加應(yīng)力面積A的等代值計(jì)算地基任意深度范圍內(nèi)的的等代值計(jì)算地基任意深度范圍內(nèi)的沉降量，因此第沉降量，因此第i層沉降量為層沉降量為)(1

44、1011iiiisisiiiiiizzEpEAAsss根據(jù)分層總和法基本原理可得成根據(jù)分層總和法基本原理可得成層地基最終沉降量的基本公式層地基最終沉降量的基本公式zi-1地基沉降計(jì)算深度地基沉降計(jì)算深度znzizzi-153 4612b12345612ip0i-1p0p0p0第第n層層第第i層層zi)(11101iiiinisiniizzEpssAiAi-1第55頁/共96頁地基沉降計(jì)算深度地基沉降計(jì)算深度zn應(yīng)該滿足的條件應(yīng)該滿足的條件)(1110iiiinisisszzEpsszi、zi-1基礎(chǔ)底面至第基礎(chǔ)底面至第i層土、第層土、第i-1層土底面的距離層土底面的距離(m)i、i-1基礎(chǔ)底面

45、至第基礎(chǔ)底面至第i層土、第層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)均附加應(yīng)力系數(shù)niinss1025.0 當(dāng)確定沉降計(jì)算深度下有軟弱土層時(shí)，尚應(yīng)向下繼續(xù)計(jì)當(dāng)確定沉降計(jì)算深度下有軟弱土層時(shí)，尚應(yīng)向下繼續(xù)計(jì)算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計(jì)算沉降量也滿足上算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計(jì)算沉降量也滿足上式，若計(jì)算深度范圍內(nèi)存在基巖，式，若計(jì)算深度范圍內(nèi)存在基巖，zn可取至基巖表面為止可取至基巖表面為止 當(dāng)無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在當(dāng)無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在130m范圍內(nèi)，基礎(chǔ)中范圍內(nèi)，基礎(chǔ)中點(diǎn)的地基沉降計(jì)算深度可以按簡(jiǎn)化公式計(jì)算點(diǎn)的地基沉降計(jì)算深度可以按簡(jiǎn)化公式計(jì)算)ln4

46、 .05 .2(bbzn 為了提高計(jì)算精度，地基沉降量乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)為了提高計(jì)算精度，地基沉降量乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)系數(shù)s，可以查有關(guān)系數(shù)表得到，可以查有關(guān)系數(shù)表得到地基最終沉降地基最終沉降量修正公式量修正公式第56頁/共96頁沉降分析中的若干問題沉降分析中的若干問題pe彈性變形彈性變形塑性變形塑性變形adbcb 壓縮曲線壓縮曲線回彈曲線回彈曲線再壓縮曲線再壓縮曲線n1.1.土的卸荷回彈曲線不與原土的卸荷回彈曲線不與原壓縮曲線重合，說明土不是壓縮曲線重合，說明土不是完全彈性體，其中有一部分完全彈性體，其中有一部分為不能恢復(fù)的塑性變形為不能恢復(fù)的塑性變形n2.2.土的再壓縮曲線比原壓縮

47、土的再壓縮曲線比原壓縮曲線斜率要小得多，說明土曲線斜率要小得多，說明土經(jīng)過壓縮后，卸荷再壓縮時(shí)，經(jīng)過壓縮后，卸荷再壓縮時(shí)，其壓縮性明顯降低其壓縮性明顯降低n2.黏性土沉降的三個(gè)組成部分黏性土沉降的三個(gè)組成部分scdssssn1.1.sd 瞬時(shí)沉降瞬時(shí)沉降n2.2.sc 固結(jié)沉降固結(jié)沉降n3.3. ss 次固結(jié)沉降次固結(jié)沉降第57頁/共96頁土的應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性的影響土的應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性的影響土的應(yīng)力歷史：土的應(yīng)力歷史：土體在歷史上曾經(jīng)受到過的應(yīng)力狀態(tài)土體在歷史上曾經(jīng)受到過的應(yīng)力狀態(tài)先期固結(jié)壓力先期固結(jié)壓力pc ：土在其生成歷史中曾受過的最大有土在其生成歷史中曾受過的最大有效固結(jié)壓力效固

48、結(jié)壓力討論：討論：對(duì)試樣施加壓力對(duì)試樣施加壓力p時(shí)，壓縮曲線形狀時(shí)，壓縮曲線形狀ppc正常壓縮曲線，斜率陡，土體壓縮量大正常壓縮曲線，斜率陡，土體壓縮量大 土層的先期固結(jié)壓力對(duì)其固結(jié)程度土層的先期固結(jié)壓力對(duì)其固結(jié)程度和壓縮性有明顯的影響，用先期固結(jié)和壓縮性有明顯的影響，用先期固結(jié)壓力壓力pc與現(xiàn)時(shí)的土壓力與現(xiàn)時(shí)的土壓力p0的比值描述的比值描述土層的應(yīng)力歷史，將黏性土進(jìn)行分類土層的應(yīng)力歷史，將黏性土進(jìn)行分類第58頁/共96頁超固結(jié)比OCROCRn1.1.正常固結(jié)土正常固結(jié)土先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)時(shí)的土壓力先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)時(shí)的土壓力pcp1，OCR=1n2.2.超固結(jié)土超固結(jié)土先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)時(shí)的

49、土壓力先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)時(shí)的土壓力pcp1，OCR1 1n3.3.欠固結(jié)土欠固結(jié)土先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)時(shí)的土壓力先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)時(shí)的土壓力pcp1，OCR1 1 土層的先期固結(jié)壓力對(duì)其固結(jié)程度和壓縮性有土層的先期固結(jié)壓力對(duì)其固結(jié)程度和壓縮性有明顯的影響，用明顯的影響，用先期固結(jié)壓力先期固結(jié)壓力pc與現(xiàn)時(shí)的土壓力與現(xiàn)時(shí)的土壓力p1的比值的比值描述土層的應(yīng)力歷史，將黏性土進(jìn)行分類描述土層的應(yīng)力歷史，將黏性土進(jìn)行分類第59頁/共96頁飽和土的一維固結(jié)理論基本假定飽和土的一維固結(jié)理論基本假定n1.1.土層是均質(zhì)的、完全飽和的土層是均質(zhì)的、完全飽和的n2.2.土的壓縮完全由孔隙體積減小引起，土體和水不可

50、壓縮土的壓縮完全由孔隙體積減小引起，土體和水不可壓縮n3.3.土的壓縮和排水僅在豎直方向發(fā)生土的壓縮和排水僅在豎直方向發(fā)生n4.4.土中水的滲流服從達(dá)西定律土中水的滲流服從達(dá)西定律n5.5.在滲透固結(jié)過程中，土的滲透系數(shù)在滲透固結(jié)過程中，土的滲透系數(shù)k和壓縮系數(shù)和壓縮系數(shù)a視為常數(shù)視為常數(shù)n6.6.外荷一次性施加外荷一次性施加n微分方程及解析解微分方程及解析解根據(jù)根據(jù)水流連續(xù)性原理、達(dá)西定律和有效應(yīng)力原理水流連續(xù)性原理、達(dá)西定律和有效應(yīng)力原理，建立固，建立固結(jié)微分方程結(jié)微分方程tuzucv22cv土的固結(jié)系數(shù)，土的固結(jié)系數(shù)，m/ /年年aekcv)1 (1滲透固結(jié)前滲透固結(jié)前土的孔隙比土的孔隙

51、比其中：其中：k土的土的滲透系數(shù)，滲透系數(shù)，m/ /年年第60頁/共96頁地基固結(jié)度地基固結(jié)度地基固結(jié)度：地基固結(jié)度：地基固結(jié)過程中任一時(shí)刻地基固結(jié)過程中任一時(shí)刻t的固結(jié)沉降量的固結(jié)沉降量sct與其最終固結(jié)沉降量與其最終固結(jié)沉降量sc之比之比cctssU說明：說明： n在壓縮應(yīng)力、土層性質(zhì)和排水條件等已定的情況下，在壓縮應(yīng)力、土層性質(zhì)和排水條件等已定的情況下，U僅是僅是時(shí)間時(shí)間t的函數(shù)的函數(shù)n豎向排水情況，固結(jié)沉降與有效應(yīng)力成正比，因此在某一時(shí)豎向排水情況，固結(jié)沉降與有效應(yīng)力成正比，因此在某一時(shí)刻有效應(yīng)力圖面積和最終有效應(yīng)力圖面積之比值即為豎向排水的刻有效應(yīng)力圖面積和最終有效應(yīng)力圖面積之比值即

52、為豎向排水的平均固結(jié)度平均固結(jié)度UzHzHztZdzdzutU001)()(有有效效應(yīng)應(yīng)力力面面積積有有效效應(yīng)應(yīng)力力面面積積第61頁/共96頁各種情況下地基固結(jié)度的求解各種情況下地基固結(jié)度的求解地基固結(jié)度基本表達(dá)式中的地基固結(jié)度基本表達(dá)式中的Uz隨地基所受附加應(yīng)力和排水條件不隨地基所受附加應(yīng)力和排水條件不同而不同，因此在計(jì)算固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系時(shí)也應(yīng)區(qū)別對(duì)待同而不同，因此在計(jì)算固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系時(shí)也應(yīng)區(qū)別對(duì)待n1.1.適用于地基土在其自重作用下已固結(jié)完成，基底面積很大而壓縮適用于地基土在其自重作用下已固結(jié)完成，基底面積很大而壓縮土層又較薄的情況土層又較薄的情況n2.2.適用于土層在其自重作用下未

53、固結(jié)，土的自重應(yīng)力等于附加應(yīng)力適用于土層在其自重作用下未固結(jié)，土的自重應(yīng)力等于附加應(yīng)力n3.3.適用于地基土在自重作用已固結(jié)完成，基底面積較小，壓縮土層適用于地基土在自重作用已固結(jié)完成，基底面積較小，壓縮土層較厚，外荷在壓縮土層的底面引起的附加應(yīng)力已接近于零較厚，外荷在壓縮土層的底面引起的附加應(yīng)力已接近于零n4.4.視為視為1、2種附加應(yīng)力分布的疊加種附加應(yīng)力分布的疊加n5.5.視為視為1、3種附加應(yīng)力分布的疊加種附加應(yīng)力分布的疊加1 12 23 34 45 5H 利用壓縮層透水面上壓縮利用壓縮層透水面上壓縮應(yīng)力與不透水面上壓縮應(yīng)力應(yīng)力與不透水面上壓縮應(yīng)力之比，繪制固結(jié)度與時(shí)間因之比，繪制固結(jié)

54、度與時(shí)間因素曲線，確定相應(yīng)固結(jié)度素曲線，確定相應(yīng)固結(jié)度透水面上的壓縮應(yīng)力透水面上的壓縮應(yīng)力不透水面上的壓縮應(yīng)力不透水面上的壓縮應(yīng)力第62頁/共96頁飽和土的太沙基一維固結(jié)理論考慮的主要因素有飽和土的太沙基一維固結(jié)理論考慮的主要因素有那些那些？ 主要有土層的厚度、排水條件、滲滲透系數(shù)和固結(jié)時(shí)間等因主要有土層的厚度、排水條件、滲滲透系數(shù)和固結(jié)時(shí)間等因素。素。太沙基的有效應(yīng)力原理與實(shí)際情況差別有多大？太沙基的有效應(yīng)力原理與實(shí)際情況差別有多大？ 實(shí)際工程中的土中滲流問題一般都是三維問題，而且土的滲實(shí)際工程中的土中滲流問題一般都是三維問題，而且土的滲透系數(shù)在豎向與水平方向的差別也比較大，故在地基固結(jié)問透

55、系數(shù)在豎向與水平方向的差別也比較大，故在地基固結(jié)問題中采用三維固結(jié)理論考慮滲流的空間效應(yīng)非常重要。但三題中采用三維固結(jié)理論考慮滲流的空間效應(yīng)非常重要。但三維固結(jié)理論計(jì)算方法復(fù)雜，計(jì)算參數(shù)也很難獲得，給實(shí)際使維固結(jié)理論計(jì)算方法復(fù)雜，計(jì)算參數(shù)也很難獲得，給實(shí)際使用帶來了困難。在通常的地基固結(jié)中，按一維有側(cè)限應(yīng)力狀用帶來了困難。在通常的地基固結(jié)中，按一維有側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)考慮采用太沙基的有效應(yīng)力原理進(jìn)行分析計(jì)算雖然有誤差，態(tài)考慮采用太沙基的有效應(yīng)力原理進(jìn)行分析計(jì)算雖然有誤差，但在目前條件下借助一定經(jīng)驗(yàn)判斷還是非常有效的。但在目前條件下借助一定經(jīng)驗(yàn)判斷還是非常有效的。 第63頁/共96頁固結(jié)度的物理意義是

56、什么？固結(jié)度的物理意義是什么？ 地基土的固結(jié)度是指土中地基土的固結(jié)度是指土中超孔隙水壓力超孔隙水壓力隨著時(shí)間的推移隨著時(shí)間的推移而而消散消散的程度。的程度。 固結(jié)度越大，超孔隙水壓力減小越多而土層中的有效應(yīng)固結(jié)度越大，超孔隙水壓力減小越多而土層中的有效應(yīng)力增加越多。故將其定義為土層在固結(jié)過程中，力增加越多。故將其定義為土層在固結(jié)過程中，t t時(shí)刻時(shí)刻土層各點(diǎn)土骨架承擔(dān)的有效應(yīng)力圖面積與起始超孔隙水土層各點(diǎn)土骨架承擔(dān)的有效應(yīng)力圖面積與起始超孔隙水壓力（或附加應(yīng)力）圖面積之比。壓力（或附加應(yīng)力）圖面積之比。 第64頁/共96頁土的應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性有何影響土的應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性有何影響 在同等壓力下，欠固結(jié)土的壓縮性最大，而土層的在同等壓力下，欠固結(jié)土的壓縮性最大，而土層的超超固結(jié)程度越高，土層的壓縮性越小。固結(jié)程度越高，土層的壓縮性越小。 為何有了壓縮系數(shù)還要