土力學(xué)課件2011-6-地基變形

1、第第5章章 地基變形地基變形掌握基礎(chǔ)最終沉降量的按分層總和法單向壓縮基本公式和規(guī)范修正公式的計(jì)算；飽和土的有效應(yīng)力原理地基變形與時(shí)間的關(guān)系6 6地基變形地基變形6.1 6.1 概述概述6.2 6.2 地基變形的彈性力學(xué)公式地基變形的彈性力學(xué)公式？6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量？6.4 6.4 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系6 6地基變形地基變形6.2 6.2 地基變形的彈性力學(xué)公式地基變形的彈性力學(xué)公式一、地基表面沉降的彈性力學(xué)公式一、地基表面沉降的彈性力學(xué)公式1885年法國(guó)學(xué)者布辛涅斯克解 M( (x, ,y, ,z) )PoyxzxyzrRM( (x, ,y,0),

2、0)q 2311( , , )2 12Pzw x y zERR取坐標(biāo)取坐標(biāo)z0 021( , ,0)Psw x yErPrzs豎直豎直集中力集中力6.2 6.2 地基變形的彈性力學(xué)公式地基變形的彈性力學(xué)公式一、地基表面沉降的彈性力學(xué)公式一、地基表面沉降的彈性力學(xué)公式6 6地基變形地基變形豎直豎直集中力集中力局部柔性荷載局部柔性荷載面域內(nèi)積分面域內(nèi)積分矩形面積豎直均布荷載矩形面積豎直均布荷載222,d d1( , )Aps x yExx 0,pp 常數(shù)c0sp角點(diǎn)沉降系數(shù)（單位均角點(diǎn)沉降系數(shù)（單位均布矩形荷載布矩形荷載p1在角點(diǎn)在角點(diǎn)C處產(chǎn)生的沉降）處產(chǎn)生的沉降）2c01sbpEc( , )(

3、)( )lF b lFF mbm=l/b矩形豎直向均布荷載角矩形豎直向均布荷載角點(diǎn)沉降影響系數(shù)點(diǎn)沉降影響系數(shù)c 6.2 6.2 地基變形的彈性力學(xué)公式地基變形的彈性力學(xué)公式一、地基表面沉降的彈性力學(xué)公式一、地基表面沉降的彈性力學(xué)公式6 6地基變形地基變形zxybldP矩形面積豎直均布荷載角點(diǎn)矩形面積豎直均布荷載角點(diǎn)C處沉降：處沉降：0dd dPpx y2c01sbpE查表查表6-1p0220d11dd dPpsx yErEr000d(, , )blsss p m b E Cc( , )( )( )lF b lFF mbm=l/b矩形豎直向均布荷載角矩形豎直向均布荷載角點(diǎn)沉降影響系數(shù)點(diǎn)沉降影響系

4、數(shù)c 6.2 6.2 地基變形的彈性力學(xué)公式地基變形的彈性力學(xué)公式一、地基表面沉降的彈性力學(xué)公式一、地基表面沉降的彈性力學(xué)公式6 6地基變形地基變形以角點(diǎn)法，容易求得均布矩形荷載下地基表面任意點(diǎn)的沉降。以角點(diǎn)法，容易求得均布矩形荷載下地基表面任意點(diǎn)的沉降。矩形面積豎直均布荷載中性點(diǎn)矩形面積豎直均布荷載中性點(diǎn)O處沉降：處沉降：oIVIIIIIIo oIIIIIIIVp022c0c011422bspbpEE0c2如令2001sbpE6.2 6.2 地基變形的彈性力學(xué)公式地基變形的彈性力學(xué)公式一、地基表面沉降的彈性力學(xué)公式一、地基表面沉降的彈性力學(xué)公式6 6地基變形地基變形均布柔性荷載作用下地基表面

5、的沉降呈碟形，中間大、端部小。但一般均布柔性荷載作用下地基表面的沉降呈碟形，中間大、端部小。但一般擴(kuò)展基礎(chǔ)（柱下基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)）均具有一定抗彎剛度，因而基底擴(kuò)展基礎(chǔ)（柱下基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)）均具有一定抗彎剛度，因而基底沉降趨于均勻。沉降趨于均勻。中心荷載作用下基底中心點(diǎn)的沉降可近似按柔性荷載下基底平均沉降算：中心荷載作用下基底中心點(diǎn)的沉降可近似按柔性荷載下基底平均沉降算：()d dAs xyx ysA，2m0m1sbpE對(duì)均布矩形荷載為平均沉降影響系數(shù)6.2 6.2 地基變形的彈性力學(xué)公式地基變形的彈性力學(xué)公式一、地基表面沉降的彈性力學(xué)公式一、地基表面沉降的彈性力學(xué)公式6 6地基變形地基變

6、形中心荷載作用下的剛性基礎(chǔ)（無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)），基礎(chǔ)的抗彎剛度很大，中心荷載作用下的剛性基礎(chǔ)（無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)），基礎(chǔ)的抗彎剛度很大，因而基底各點(diǎn)的沉降處處相等。因而基底各點(diǎn)的沉降處處相等。2r00r1PsbppEA為剛性基礎(chǔ)沉降影響系數(shù)墊層墊層混凝土灰土 圖無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)（a） 磚基礎(chǔ) （b）毛石基礎(chǔ) （c）混凝土 或毛石混凝土基礎(chǔ)（d）灰土或三合土基礎(chǔ)將上述各式統(tǒng)一表達(dá)為：將上述各式統(tǒng)一表達(dá)為：201sbpE6 6地基變形地基變形二、剛性基礎(chǔ)傾斜的彈性力學(xué)公式二、剛性基礎(chǔ)傾斜的彈性力學(xué)公式剛性基礎(chǔ)承受單向偏心荷載時(shí)，沉降后基底為傾斜平面，基底形心處的剛性基礎(chǔ)承受單向偏心荷載時(shí)，沉降后基底為傾斜平面，

7、基底形心處的沉降（即平均沉降）按前述取沉降（即平均沉降）按前述取r r計(jì)算。計(jì)算?；變A斜的彈性力學(xué)公式基底傾斜的彈性力學(xué)公式為：為：23231tan61tan86 5PeEbPeKEbKqqqq圓形基礎(chǔ)矩形基礎(chǔ)為矩形剛性基礎(chǔ)的傾斜影響系數(shù)，查圖 -6 6地基變形地基變形小結(jié)：小結(jié)：地基變形的彈性力學(xué)公式的統(tǒng)一表達(dá)式為：地基變形的彈性力學(xué)公式的統(tǒng)一表達(dá)式為：201sbpE可用于計(jì)算：可用于計(jì)算：1.1.柔性荷載柔性荷載 角點(diǎn)沉降角點(diǎn)沉降( (c c) ) 中點(diǎn)沉降中點(diǎn)沉降( (o o) ) 平均沉降平均沉降( (m m) )2.2.剛性基礎(chǔ)平均沉降剛性基礎(chǔ)平均沉降( (r r) )當(dāng)計(jì)算最終沉

8、降量時(shí)，模量當(dāng)計(jì)算最終沉降量時(shí)，模量E取變形模量取變形模量E0（排水模量（排水模量），）， 按實(shí)際值取用按實(shí)際值取用當(dāng)計(jì)算瞬時(shí)沉降量時(shí)，模量當(dāng)計(jì)算瞬時(shí)沉降量時(shí)，模量E取彈性模量取彈性模量E，且取，且取0.5為什么為什么缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：計(jì)算結(jié)果往往偏大；計(jì)算結(jié)果往往偏大； 無法考慮相鄰荷載影響。無法考慮相鄰荷載影響。6 6地基變形地基變形為什么瞬時(shí)沉降計(jì)算時(shí)取為什么瞬時(shí)沉降計(jì)算時(shí)取0.5？111設(shè)設(shè) 荷載作用下荷載作用下x x、y y、z z方向的應(yīng)變分別為方向的應(yīng)變分別為x x、y 、 z體積應(yīng)變：體積應(yīng)變：0vxyZxyzxyyzzxxyzxyz11111VVVVV 將廣義虎克定律代入，得：將廣

9、義虎克定律代入，得：yxZx000EEEyzxy000EEEyzxz000EEEvxyz1 2E瞬時(shí)沉降瞬時(shí)沉降剪切變形剪切變形xyz1 20.5E故6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量最終沉降量最終沉降量s：stst時(shí)地基最終沉降穩(wěn)定以后的時(shí)地基最終沉降穩(wěn)定以后的最大沉降量，不考慮沉降過程。最大沉降量，不考慮沉降過程。不可壓縮層不可壓縮層可壓縮層可壓縮層z=p0p06 6地基變形地基變形一、分層總和法一、分層總和法二、應(yīng)力歷史法二、應(yīng)力歷史法三、斯肯普頓比倫法三、斯肯普頓比倫法6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量四、地基沉降計(jì)算的若干問題四、地基沉降計(jì)算

10、的若干問題6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法1.1.分層總和法單向壓縮基本公式分層總和法單向壓縮基本公式（1 1）薄壓縮層地基（單一土層一維壓縮問題）薄壓縮層地基（單一土層一維壓縮問題）地面地面地基表面地基表面a、計(jì)算簡(jiǎn)圖、計(jì)算簡(jiǎn)圖壓縮前壓縮前czcz2H壓縮后壓縮后1czp1e2czzp2e側(cè)限條件側(cè)限條件z=p0p0HH/2H/2,e1（a）e- p曲線曲線（b）e- lgp曲線（應(yīng)力歷史法）曲線（應(yīng)力歷史法）es1V 1es1V 2e12zv11-11eeeeezvsHH12zv1-1eesHHHe6 6地基變形地基變形6.3

11、6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法（1 1）薄壓縮層地基（單一土層一維壓縮問題）薄壓縮層地基（單一土層一維壓縮問題）pee1e2p1p2pb、計(jì)算公式、計(jì)算公式2111(- )11aas =pp H =pH+e+es0 pHpHsEE 1221- (- )ee = a pps11 aAevv s = mpH = m A12zv1- 1ees = H = H =H+ e6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法（1 1）薄壓縮層地基（單一土層一維壓縮問題）薄壓縮層地基（單一土層一維壓縮問題）以公式以公式 為例為例1

12、211eesHeszz;H1211eesHe 確定確定： 測(cè)定測(cè)定： e-p曲線（或者曲線（或者e-lgp曲線）曲線） 查定查定： 算定算定：1cz p2czz p 2e;1ec、計(jì)算步驟、計(jì)算步驟側(cè)限條件側(cè)限條件HczHcz2 z=p0p0H/2H/2,e1pee1e2p1p2p6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法（1 1）薄壓縮層地基（單一土層一維壓縮問題）薄壓縮層地基（單一土層一維壓縮問題）a、基本假定和基本原理、基本假定和基本原理理論上不夠完備，缺乏統(tǒng)一理論；理論上不夠完備，缺乏統(tǒng)一理論；單向壓縮分層總和法是一個(gè)半徑驗(yàn)性方法單向

13、壓縮分層總和法是一個(gè)半徑驗(yàn)性方法。 假設(shè)基底壓力為線性分布假設(shè)基底壓力為線性分布 附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算 只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài) 只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降 將地基分成若干層，認(rèn)為整個(gè)地基的最終沉降量為各層將地基分成若干層，認(rèn)為整個(gè)地基的最終沉降量為各層沉降量之和沉降量之和：iss6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量（2 2）成層土地基）成層土地基一、一、分層總和法分層總和法b、計(jì)算步驟、計(jì)算步驟情況情況1 1不考慮地基回彈的情形：不考慮地基回彈的情形：沉

14、降量從原基底算起；沉降量從原基底算起；適用于基礎(chǔ)底面積小，埋深淺，施工快。適用于基礎(chǔ)底面積小，埋深淺，施工快?？紤]地基回彈的情形：考慮地基回彈的情形：沉降量從回彈后的基底算起；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)?；A(chǔ)底面大，埋深大，施工期長(zhǎng)。情況情況2 2d地面地面基底基底已知：地基各土層的壓縮曲線已知：地基各土層的壓縮曲線 原狀土壓縮曲線原狀土壓縮曲線6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法（2 2）成層土地基）成層土地基d地面地面基底基底b、計(jì)算步驟情況、計(jì)算步驟情況1(a)計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布計(jì)算原地基中自重應(yīng)

15、力分布(b)基底附加壓力基底附加壓力p0pp0 d p0 = p - d(c)確定地基中附加應(yīng)力確定地基中附加應(yīng)力 z分布分布自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力(d)確定計(jì)算深度確定計(jì)算深度zn 一般土層一般土層：z=0.2 sz； 軟粘土層軟粘土層：z=0.1 sz； 一般房屋基礎(chǔ)一般房屋基礎(chǔ)：zn=b(2.5-0.4lnb)； 基巖或不可壓縮土層基巖或不可壓縮土層。沉降計(jì)算深度沉降計(jì)算深度cz從地面算起；從地面算起；z從基底算起；從基底算起；z是由基底附加應(yīng)力是由基底附加應(yīng)力 p-d 引起的引起的6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法（

16、2 2）成層土地基）成層土地基(a)計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布(b)基底附加壓力基底附加壓力p0(c)確定地基中附加應(yīng)力確定地基中附加應(yīng)力 z分布分布(d)確定計(jì)算深度確定計(jì)算深度znd地面地面基底基底pp0 d 自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)算深度沉降計(jì)算深度(e)地基分層地基分層Hi不同土層界面不同土層界面；地下水位線地下水位線；每層厚度不宜每層厚度不宜0.4b或或4m； z 變化明顯的土層，適當(dāng)取小變化明顯的土層，適當(dāng)取小。(g) 各層沉降量疊加各層沉降量疊加 si(f)計(jì)算每層沉降量計(jì)算每層沉降量sicziziHi6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)

17、最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量b、計(jì)算步驟情況、計(jì)算步驟情況1一、一、分層總和法分層總和法（2 2）成層土地基）成層土地基pee1ie2i czip2i zic、計(jì)算公式、計(jì)算公式情況情況11i2iiziiviii1i1eesHHHeiii2i1iizii1i1i()11 aasppHHee ziiziiisi0i HHsEE （a）e- p曲線曲線d地面地面基底基底pp0 d 自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)算深度沉降計(jì)算深度 czi ziHi6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法（2 2）成層土地基）成層土地基iss6 6地基變形地基

18、變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法（2 2）成層土地基）成層土地基c、計(jì)算公式、計(jì)算公式情況情況16 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法（2 2）成層土地基）成層土地基c、計(jì)算公式、計(jì)算公式情況情況16 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法（2 2）成層土地基）成層土地基c、計(jì)算公式、計(jì)算公式情況情況1d地面地面基底基底b、計(jì)算步驟情況、計(jì)算步驟情況2(a)計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布(b)計(jì)算開挖后地基中自重應(yīng)力分布計(jì)算開

19、挖后地基中自重應(yīng)力分布(c)確定地基中附加應(yīng)力確定地基中附加應(yīng)力 z分布分布czcz- ()f d,z()zf p,zpczizi下同情況下同情況1自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法（2 2）成層土地基）成層土地基用原始?jí)嚎s曲線計(jì)算用原始?jí)嚎s曲線計(jì)算考慮地基回彈的沉降量計(jì)算考慮地基回彈的沉降量計(jì)算條件條件正常固結(jié)土，正常固結(jié)土，e-lgp曲線曲線基面面積大，埋深大，施工期長(zhǎng)基面面積大，埋深大，施工期長(zhǎng)i層地基的沉降量層地基的沉降量si = 再壓縮沉降量再壓縮沉降量 s1i + 壓縮沉降量壓縮沉降量s2i

20、 類似于超固結(jié)土的計(jì)算；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，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)均是是e1i 狀態(tài)時(shí)的狀態(tài)時(shí)的Hi。d地面地面基底基底pczizi自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法（2 2）成層土地基）成層土地基c、計(jì)算公式、計(jì)算公式情況情況2czi czi czizi BCelgpA1ie2ied地面地面基底基底pc

21、zizi自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力eiszi1i1iii1i1iszilg11 CesHHee ciczizi2i2iii1i1iczilg11 CesHHee czicziziii1i2ieici1icziczilg1 HsssCCe 6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法（2 2）成層土地基）成層土地基c、計(jì)算公式、計(jì)算公式情況情況22.2.分層總和法規(guī)范修正公式分層總和法規(guī)范修正公式6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法與傳統(tǒng)分層總和法的不同：與傳統(tǒng)分層總和法的不同： 僅

22、采用側(cè)限壓縮模量?jī)H采用側(cè)限壓縮模量Es 平均附加應(yīng)力平均附加應(yīng)力 變形比法確定地基變形計(jì)算深度變形比法確定地基變形計(jì)算深度zn 引入沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)引入沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù) s 6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法2.2.分層總和法規(guī)范修正公式分層總和法規(guī)范修正公式平均附加應(yīng)力平均附加應(yīng)力均質(zhì)地基均質(zhì)地基dz厚度薄層的壓縮量：厚度薄層的壓縮量：ddsz 均質(zhì)地基均質(zhì)地基z深度范圍的沉降量：深度范圍的沉降量：zzsss0001dddzzzAszzzEEE z00000dddzzzAzpzpz其等效矩形面積為其等效矩形面積為0Apz故故z000

23、dzzAp zp z0sp zsE 其中其中 0zi 0z(i-1)Ai附加應(yīng)力附加應(yīng)力p0zi-1zi6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法2.2.分層總和法規(guī)范修正公式分層總和法規(guī)范修正公式0ii-1iii-1iii-1i-1sisisipAAAssszzEEE6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法2.2.分層總和法規(guī)范修正公式分層總和法規(guī)范修正公式0ii-1iii-1iii-1i-1sisisipAAAssszzEEE0iiii-1i-111sinnpsszzEni10.025

24、nss6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量一、一、分層總和法分層總和法2.2.分層總和法規(guī)范修正公式分層總和法規(guī)范修正公式各種假定導(dǎo)致各種假定導(dǎo)致 s的誤差，如：的誤差，如：取中點(diǎn)下附加應(yīng)力值，使取中點(diǎn)下附加應(yīng)力值，使 s 偏大偏大; ;側(cè)限壓縮使計(jì)算值偏??；側(cè)限壓縮使計(jì)算值偏小； 地基不均勻性導(dǎo)致的誤差等。地基不均勻性導(dǎo)致的誤差等。軟粘土軟粘土（應(yīng)力集中）（應(yīng)力集中）s 偏小偏小, s1 硬粘土硬粘土（應(yīng)力擴(kuò)散）（應(yīng)力擴(kuò)散）s 偏大偏大, spc)：12zv1eeSHHH1e 1e2eBCelgp1p2p1e2eBCelgp1p2ppcc2eC111cppHHS

25、ClgClg1ep1ep A6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量二、二、應(yīng)力歷史法應(yīng)力歷史法正常固結(jié)土正常固結(jié)土1iczip cziziiCi2i1iCiczieClg ppClg （b）用）用e-lgp曲線計(jì)算曲線計(jì)算2、計(jì)算公式、計(jì)算公式d地面地面基底基底pp0 d 自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)算深度沉降計(jì)算深度 cziziHi1ie2ieBCelg 1ip2ip2iczizip Cisziziiiii1i1isziCeSHH lg1e1e 二、二、應(yīng)力歷史法應(yīng)力歷史法6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量2iceii2i

26、iii1i1i1ipp :CepSHH lg1e1ep 2iceicCi2iiii1i1i1icpp :CpCpSH lgH lg1ep1ep 2、計(jì)算公式、計(jì)算公式d地面地面基底基底pp0 d 自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)算深度沉降計(jì)算深度 cziziHiBCelg p pciciA1ie2ie1ip2ip超固結(jié)土超固結(jié)土1iczip （b b）用）用e-lge-lg 曲線計(jì)算曲線計(jì)算2iczizip 6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量二、二、應(yīng)力歷史法應(yīng)力歷史法欠固結(jié)土欠固結(jié)土（b）用）用e-lgp曲線計(jì)算曲線計(jì)算2、計(jì)算公式、計(jì)算公式二、二、應(yīng)力

27、歷史法應(yīng)力歷史法6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量i1icci10icilog1+niHppsCep6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量三、三、斯肯普頓比倫法斯肯普頓比倫法 粘土地基的沉降量計(jì)算粘土地基的沉降量計(jì)算dcsssss2d0010.75bsbppEEdddssk 6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量ccss 3010d1dHHzAAz三、三、斯肯普頓比倫法斯肯普頓比倫法6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量三、三、斯肯普頓比倫法斯肯普頓比倫法1logteCt isi

28、10i1log1niHtsCet0.018Cw四四. . 地基沉降計(jì)算的若干問題地基沉降計(jì)算的若干問題3 3、單向分層總和法的評(píng)價(jià)、單向分層總和法的評(píng)價(jià)2 2、砂性土地基的沉降計(jì)算、砂性土地基的沉降計(jì)算1 1、粘土地基的沉降量計(jì)算、粘土地基的沉降量計(jì)算6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量1 1、粘土地基的沉降量計(jì)算、粘土地基的沉降量計(jì)算研究表明：粘性土地基在研究表明：粘性土地基在基底壓力作用下的沉降量基底壓力作用下的沉降量s由三種不同的原因引起：由三種不同的原因引起：次固結(jié)沉降次固結(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主固結(jié)

29、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的速率無關(guān)，取決于土的蠕變性質(zhì)，既的變形。這種變形的速率與孔壓消散的速率無關(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。包括剪應(yīng)變，又包括體應(yīng)變。初始沉降初始沉降(瞬時(shí)沉降瞬時(shí)沉降) sd 有限范圍的外荷載作用下地基由于發(fā)生側(cè)向位移有限范圍的外荷載作用下地基由于發(fā)生側(cè)向位移(即剪切變形即剪切變形)引起的。引起的。主固結(jié)沉降主固結(jié)沉降(滲流固結(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。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

30、地基變形的主要部分。是地基變形的主要部分。四四. . 地基沉降計(jì)算的若干問題地基沉降計(jì)算的若干問題tssi ：初始瞬時(shí)沉降：初始瞬時(shí)沉降ss: 次固結(jié)沉降次固結(jié)沉降sc：主固結(jié)沉降：主固結(jié)沉降1niissdcsssss6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量1 1、粘土地基的沉降量計(jì)算、粘土地基的沉降量計(jì)算自學(xué)（參見有關(guān)書籍）（參見有關(guān)書籍）四四. . 地基沉降計(jì)算的若干問題地基沉降計(jì)算的若干問題6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量2 2、砂性土地基的沉降計(jì)算、砂性土地基的沉降計(jì)算原位試驗(yàn)原位試驗(yàn)砂性土地基的沉降速率比較快，大部分沉降在施

31、工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)用期沉降量一般不會(huì)很大。期間便完成，運(yùn)用期沉降量一般不會(huì)很大。難以取到有代表性的土樣難以取到有代表性的土樣標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 靜力觸探試驗(yàn)靜力觸探試驗(yàn) 載荷板試驗(yàn)載荷板試驗(yàn) Schmertman（薛邁脫曼）（薛邁脫曼）建議的簡(jiǎn)易算法建議的簡(jiǎn)易算法 基于經(jīng)驗(yàn)公式的估算方法基于經(jīng)驗(yàn)公式的估算方法 HozzdzSEpE 辦法：辦法：特點(diǎn)：特點(diǎn)：?jiǎn)栴}：?jiǎn)栴}： 原位凍結(jié)取樣原位凍結(jié)取樣 單向分層總和法單向分層總和法 S S S四四. . 地基沉降計(jì)算的若干問題地基沉降計(jì)算的若干問題6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最

32、終沉降量3 3、單向分層總和法的評(píng)價(jià)、單向分層總和法的評(píng)價(jià)可計(jì)算成層地基；可計(jì)算成層地基；可計(jì)算不同形狀基礎(chǔ)（條、矩、圓）不同分布的基底壓力；可計(jì)算不同形狀基礎(chǔ)（條、矩、圓）不同分布的基底壓力；參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定方法簡(jiǎn)單；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。已經(jīng)積累了幾十年應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)修正。（1 1）基本假定：基本假定：（2 2）優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)：（a a）假設(shè)基底壓力為線性分布）假設(shè)基底壓力為線性分布 （b b）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算（c c）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)（d d）只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)瞬時(shí)沉降和次固結(jié)

33、沉降）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 e）整個(gè)地基的最終沉降量為各層沉降量之和整個(gè)地基的最終沉降量為各層沉降量之和四四. . 地基沉降計(jì)算的若干問題地基沉降計(jì)算的若干問題6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量西方西方 可判定原狀土壓縮曲線可判定原狀土壓縮曲線 區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài)區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài) 計(jì)算結(jié)果偏大計(jì)算結(jié)果偏大相差比較大相差比較大 修正靠經(jīng)驗(yàn)修正靠經(jīng)驗(yàn)（3 3）精度：精度：（4）e-p曲線與曲線與e-logp曲線的對(duì)比：曲線的對(duì)比： 原蘇聯(lián)原蘇聯(lián) 無法確定現(xiàn)場(chǎng)土壓縮曲線無法確定現(xiàn)場(chǎng)土壓縮曲線 不區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài)不區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài) 計(jì)算結(jié)果偏小計(jì)算

34、結(jié)果偏小e-pe-logp均需修正均需修正3 3、單向分層總和法的評(píng)價(jià)、單向分層總和法的評(píng)價(jià)四四. . 地基沉降計(jì)算的若干問題地基沉降計(jì)算的若干問題6 6地基變形地基變形6.3 6.3 基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量6 6地基變形地基變形6.4 6.4 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系stssmaxss xyb1l1xyb2l2P1P2e1e2基礎(chǔ)沉降：基礎(chǔ)沉降：6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系p0H,e1czz=p0地基處理：堆載預(yù)壓地基處理：堆載預(yù)壓sts1t2t3t t側(cè)限條件側(cè)限條件重點(diǎn)：重點(diǎn)： 一維滲流固結(jié)一維滲流固結(jié)沉降與時(shí)間之間

35、的關(guān)系：飽和土層的滲流固結(jié)沉降與時(shí)間之間的關(guān)系：飽和土層的滲流固結(jié)固結(jié)沉降的速度固結(jié)沉降的速度 ？固結(jié)沉降的程度固結(jié)沉降的程度 ？問題：?jiǎn)栴}：6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的有效應(yīng)力一、飽和土中的有效應(yīng)力二、二、一維固結(jié)理論（一維固結(jié)理論（TerzaghiTerzaghi滲流固結(jié)理論）滲流固結(jié)理論）三、地基固結(jié)度三、地基固結(jié)度四、地基固結(jié)過程中任意時(shí)刻的變形量四、地基固結(jié)過程中任意時(shí)刻的變形量 有關(guān)沉降時(shí)間的工程問題有關(guān)沉降時(shí)間的工程問題五、利用沉降觀測(cè)資料推算后期沉降量五、利用沉降觀測(cè)資料推算后期沉降量六、固結(jié)系數(shù)的測(cè)定六、固結(jié)系數(shù)

36、的測(cè)定七、多維滲流固結(jié)理論簡(jiǎn)介七、多維滲流固結(jié)理論簡(jiǎn)介一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力土土孔隙水孔隙水固體顆粒骨架+ +三相體系對(duì)所受總應(yīng)力，骨架和孔隙流體如何分擔(dān)？對(duì)所受總應(yīng)力，骨架和孔隙流體如何分擔(dān)？孔隙氣體孔隙氣體+ +總應(yīng)力總應(yīng)力總應(yīng)力由土骨架和孔隙流體共同承受總應(yīng)力由土骨架和孔隙流體共同承受它們?nèi)绾蝹鬟f和相互轉(zhuǎn)化？它們?nèi)绾蝹鬟f和相互轉(zhuǎn)化？它們對(duì)土的變形和強(qiáng)度有何影響？它們對(duì)土的變形和強(qiáng)度有何影響？受外荷載作用受外荷載作用TerzaghiTerzaghi（19231923）有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理固結(jié)理論固結(jié)理論土力學(xué)成為獨(dú)立的學(xué)科土力學(xué)成為獨(dú)立的學(xué)科 孔隙流體孔隙流體6

37、6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系1. 飽和土中的應(yīng)力形態(tài)FiFivaaA有效應(yīng)力原理的基本概念有效應(yīng)力原理的基本概念FiA：Aw：As：土單元的斷面積土單元的斷面積顆粒接觸點(diǎn)的面積顆粒接觸點(diǎn)的面積孔隙水的斷面積孔隙水的斷面積a-a斷面通過土斷面通過土顆粒的接觸點(diǎn)顆粒的接觸點(diǎn)有效應(yīng)力有效應(yīng)力w1AA uivwAFuAa-a斷面豎向力平衡：斷面豎向力平衡：SwAAAivwFAuAAu：孔隙：孔隙水壓力水壓力6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力2. 飽和土的有效應(yīng)力原理 u

38、（1）飽和土體內(nèi)任一平面上受到的總應(yīng)力可分為兩部分）飽和土體內(nèi)任一平面上受到的總應(yīng)力可分為兩部分 和和u，并且，并且（2）土的變形與強(qiáng)度都只取決于有效應(yīng)力）土的變形與強(qiáng)度都只取決于有效應(yīng)力 u一般地，一般地，xxyxzxxyxzyxyyzyxyyzzxzyzzxzyz000000uuu有效應(yīng)力有效應(yīng)力總應(yīng)力已知或易知總應(yīng)力已知或易知孔隙水壓測(cè)定或算定孔隙水壓測(cè)定或算定通常通常, u6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力孔隙水壓力的作用孔隙水壓力的作用 對(duì)土顆粒間摩擦、土粒的破碎沒有貢對(duì)土顆粒間摩擦、土粒的破碎沒

39、有貢獻(xiàn)，并且水不能承受剪應(yīng)力，因而孔隙水獻(xiàn)，并且水不能承受剪應(yīng)力，因而孔隙水壓力對(duì)土的強(qiáng)度沒有直接的影響；壓力對(duì)土的強(qiáng)度沒有直接的影響； 它在各個(gè)方向相等，只能使土顆粒本它在各個(gè)方向相等，只能使土顆粒本身受到等向壓力，由于顆粒本身壓縮模量身受到等向壓力，由于顆粒本身壓縮模量很大，故土粒本身壓縮變形極小。因而孔很大，故土粒本身壓縮變形極小。因而孔隙水壓力對(duì)變形也沒有直接的影響，土體隙水壓力對(duì)變形也沒有直接的影響，土體不會(huì)因?yàn)槭艿剿畨毫Φ淖饔枚兊妹軐?shí)。不會(huì)因?yàn)槭艿剿畨毫Φ淖饔枚兊妹軐?shí)。變形的原因變形的原因顆粒間克服摩擦相對(duì)滑移、滾動(dòng)顆粒間克服摩擦相對(duì)滑移、滾動(dòng)與與 有關(guān)；有關(guān)；接觸點(diǎn)處應(yīng)力過大

40、而破碎接觸點(diǎn)處應(yīng)力過大而破碎與與 有關(guān)。有關(guān)。試想：試想：海底與土粒間的接觸壓力海底與土粒間的接觸壓力哪一種情況下大？哪一種情況下大？1mz=u=0.01MPa104mz=u=100MPa強(qiáng)度的成因強(qiáng)度的成因 凝聚力和摩擦凝聚力和摩擦與與 有關(guān)有關(guān)2. 飽和土的有效應(yīng)力原理 u（2）（1）土的變形與強(qiáng)度都只取決于有效應(yīng)力土的變形與強(qiáng)度都只取決于有效應(yīng)力6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力（1）自重應(yīng)力情況）自重應(yīng)力情況 （側(cè)限應(yīng)變條件）（側(cè)限應(yīng)變條件） 飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計(jì)算：飽和土中孔隙水壓力和

41、有效應(yīng)力的計(jì)算： 靜水條件靜水條件地下水位地下水位海洋土海洋土毛細(xì)飽和區(qū)毛細(xì)飽和區(qū) 穩(wěn)定滲流條件穩(wěn)定滲流條件（2） 附加應(yīng)力情況附加應(yīng)力情況 單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)單向壓縮應(yīng)力狀態(tài) 等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)等向壓縮應(yīng)力狀態(tài) 偏差應(yīng)力狀態(tài)偏差應(yīng)力狀態(tài)2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力sat（1） 自重應(yīng)力情況自重應(yīng)力情況 靜水條件靜水條件地下水位地下水位1sat2HH地下水位下降引起地下水位下降引起 增大的部分增大的部分H1H2=-uu=wH2u=wH2=-u =H1+satH2-wH2 =H1+

42、(sat-w)H2 =H1+H2地下水位下降會(huì)引起地下水位下降會(huì)引起增大，土?xí)a(chǎn)生壓增大，土?xí)a(chǎn)生壓縮，這是城市抽水引縮，這是城市抽水引起地面沉降的一個(gè)主起地面沉降的一個(gè)主要原因。要原因。2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力（1 1）自重應(yīng)力情況）自重應(yīng)力情況海洋土海洋土1HH2Hw1sat2HHwHwH1wH12H=-u =wH1+satH2-wH =satH2-w(H-H1) =(sat-w)H2 =H2sat2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變

43、形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力 靜水條件靜水條件sat毛細(xì)飽和區(qū)毛細(xì)飽和區(qū)靜水條件靜水條件毛細(xì)飽毛細(xì)飽和區(qū)和區(qū)HwhchthsattHhsattwwHhhwwhwchwcHh總應(yīng)力總應(yīng)力孔隙水壓力孔隙水壓力有效應(yīng)力有效應(yīng)力+-（1 1）自重應(yīng)力情況）自重應(yīng)力情況2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力Hh砂層，砂層，承壓水承壓水粘土層粘土層satHh砂層，砂層，排水排水sat 穩(wěn)定滲流條件穩(wěn)定滲流條件向上滲流向上滲流向下滲流向下滲流2. 飽

44、和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力（1 1）自重應(yīng)力情況）自重應(yīng)力情況土水整體分析土水整體分析satHA向上滲流向上滲流:向下滲流向下滲流:w()uHhsatw()uHHh Hh砂層，砂層，承壓水承壓水粘土層粘土層satwHhwHhwHh滲流壓密滲流壓密滲透壓力滲透壓力:wh思考題：思考題：水位驟降后，原水位驟降后，原水位到現(xiàn)水位之間的飽和水位到現(xiàn)水位之間的飽和土層用什么重度？土層用什么重度？ 穩(wěn)定滲流條件穩(wěn)定滲流條件2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形

45、與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力（1 1）自重應(yīng)力情況）自重應(yīng)力情況取土骨架為隔離體取土骨架為隔離體czHA向上滲流向上滲流:向下滲流向下滲流:jzwJjVjHhAA Hh砂層，砂層，承壓水承壓水粘土層粘土層satwHhwHh自重應(yīng)力自重應(yīng)力:滲透力滲透力:wwhjiH滲透力產(chǎn)生的應(yīng)力滲透力產(chǎn)生的應(yīng)力:滲透力產(chǎn)生有效應(yīng)力滲透力產(chǎn)生有效應(yīng)力 穩(wěn)定滲流條件穩(wěn)定滲流條件2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力（1 1）自重應(yīng)力情況）自重應(yīng)力情況（2

46、2） 附加應(yīng)力情況附加應(yīng)力情況 幾種簡(jiǎn)單的情形：幾種簡(jiǎn)單的情形：外荷載外荷載附加應(yīng)力附加應(yīng)力z z土骨架：土骨架：有效應(yīng)力有效應(yīng)力 軸對(duì)稱三維應(yīng)力狀態(tài)軸對(duì)稱三維應(yīng)力狀態(tài) 側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)孔隙水：孔隙水：孔隙水壓力孔隙水壓力超靜孔隙水壓力超靜孔隙水壓力2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力 側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)及一維滲流固結(jié)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)及一維滲流固結(jié)（2 2）附加應(yīng)力作用情況）附加應(yīng)力作用情況 實(shí)踐背景：大面積均布荷載實(shí)踐背景：大面積均布荷載p不透水巖層不透水巖層飽和壓縮層飽和壓縮層z=

47、pp側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力 側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)及一維滲流固結(jié)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)及一維滲流固結(jié) 物理模型：物理模型：鋼筒鋼筒側(cè)限條件側(cè)限條件 彈簧彈簧土骨架土骨架 水體水體孔隙水孔隙水 帶孔活塞帶孔活塞排水頂面排水頂面 活塞小孔活塞小孔滲透性大小滲透性大小初始狀態(tài)初始狀態(tài)邊界條件邊界條件滲透固結(jié)過程滲透固結(jié)過程p一般方程一般方程p（2 2）附加應(yīng)力作用情況）附加應(yīng)力作用情況 2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地

48、基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力0t 0t t wphpphh0h p附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u = z=p有效應(yīng)力有效應(yīng)力:z=0滲透固結(jié)過程滲透固結(jié)過程附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u 0附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u =0有效應(yīng)力有效應(yīng)力:z=p 側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)及一維滲流固結(jié)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)及一維滲流固結(jié)（2 2）附加應(yīng)力作用情況）附加應(yīng)力作用情況 2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力 孔壓系數(shù)：孔壓系數(shù)

49、：z1uBv不排水條件下不排水條件下相當(dāng)于相當(dāng)于t=0時(shí)刻時(shí)刻:滲透固結(jié)過程滲透固結(jié)過程vu,隨時(shí)間在變化隨時(shí)間在變化v產(chǎn)生超靜孔隙水壓力產(chǎn)生超靜孔隙水壓力 側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)及一維滲流固結(jié)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)及一維滲流固結(jié)（2 2）附加應(yīng)力作用情況）附加應(yīng)力作用情況 2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力軸對(duì)稱三維應(yīng)力狀態(tài)軸對(duì)稱三維應(yīng)力狀態(tài)試樣試樣壓力室壓力室壓力壓力水水排水管排水管閥門閥門軸向加壓桿軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩有機(jī)玻璃罩橡皮膜橡皮膜透水石透水石頂帽頂帽不固結(jié)不排水試驗(yàn)不固結(jié)不排水試驗(yàn)l從

50、某一初始狀態(tài)從某一初始狀態(tài)，閥門關(guān)，閥門關(guān)閉，連接孔壓傳感器，閉，連接孔壓傳感器，施施加圍壓加圍壓 不固結(jié)，量測(cè)不固結(jié)，量測(cè)超靜孔隙水壓力超靜孔隙水壓力 uBl施加施加 1 - 時(shí)，閥門關(guān)時(shí)，閥門關(guān)閉，可連接孔壓傳感器，閉，可連接孔壓傳感器，量測(cè)剪切過程中產(chǎn)生的超量測(cè)剪切過程中產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力靜孔隙水壓力 uA（2 2）附加應(yīng)力作用情況）附加應(yīng)力作用情況 2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力331u軸對(duì)稱三維應(yīng)力狀態(tài)軸對(duì)稱三維應(yīng)力狀態(tài)3313 3u3=+1u3333u1u13 等

51、向壓縮應(yīng)力狀態(tài)等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)偏差偏差應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)封閉土樣封閉土樣31uuu 軸對(duì)稱三維應(yīng)力狀態(tài)軸對(duì)稱三維應(yīng)力狀態(tài)（2 2）附加應(yīng)力作用情況）附加應(yīng)力作用情況 2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力a. 等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)123l孔隙流體產(chǎn)生了超靜孔隙水壓力孔隙流體產(chǎn)生了超靜孔隙水壓力u3l土骨架的有效附加應(yīng)力土骨架的有效附加應(yīng)力12333ul孔隙流體的體積變化孔隙流體的體積變化孔隙流體的體積孔隙流體的體積壓縮系數(shù)為壓縮系數(shù)為Cv，單位孔隙壓力作單位孔隙壓力作用引起的

52、體應(yīng)變用引起的體應(yīng)變1v3vv3VCu VCunVl土骨架的體積變化土骨架的體積變化設(shè)土骨架的體積設(shè)土骨架的體積壓縮系數(shù)為壓縮系數(shù)為Cs2s3s33()VCVCu V體積體積Vl土骨架的體變等于孔隙流體的體變土骨架的體變等于孔隙流體的體變V1=V2vs11Bn CCvBs33()CunVCu V33vs11un CC33uB3333u孔壓系數(shù)孔壓系數(shù)B線彈性體線彈性體s3(1 2 )cE（2 2）附加應(yīng)力作用情況）附加應(yīng)力作用情況 2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力飽和土：飽和土：

53、干干 土：土： 非飽和土：非飽和土：B B是一個(gè)反映土飽和程度的指標(biāo)是一個(gè)反映土飽和程度的指標(biāo)rv1,0,1SCBrv0,0SCB rv01,0,01SCB 孔隙流體的體積孔隙流體的體積壓縮系數(shù)為壓縮系數(shù)為C Cv v ，單位孔隙壓力作單位孔隙壓力作用引起的體應(yīng)變用引起的體應(yīng)變?cè)O(shè)土骨架的體積設(shè)土骨架的體積壓縮系數(shù)為壓縮系數(shù)為C Cs svs11Bn CC1233333u孔壓系數(shù)孔壓系數(shù)B Ba. 等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)（2 2）附加應(yīng)力作用情況）附加應(yīng)力作用情況 2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、

54、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力1u13 l孔隙流體產(chǎn)生了超靜孔隙水壓力孔隙流體產(chǎn)生了超靜孔隙水壓力uA有效附加應(yīng)力有效附加應(yīng)力1ul孔隙流體的體積變化孔隙流體的體積變化1v1VCu nVl土骨架的體積變化土骨架的體積變化21311311 21(3)()3)3sVuVCuVE l土骨架的體變等于孔隙流體的體變土骨架的體變等于孔隙流體的體變V1=V2113vs11 ()13un CC113()uB A孔壓系數(shù)孔壓系數(shù)Ab. 偏差應(yīng)力狀態(tài)偏差應(yīng)力狀態(tài)體積體積V假定為線彈性體假定為線彈性體軸向軸向側(cè)向側(cè)向總應(yīng)力增量總應(yīng)力增量應(yīng)變?cè)隽繎?yīng)變?cè)隽縮3(1 2 )cE2v123()VVV 1131()3uB130

55、131u1311()2 ()/uuE1131()()/AuuuE113()uB A孔壓系數(shù)孔壓系數(shù)A A對(duì)飽和土對(duì)飽和土: :1131,()BuA113uA剪切作用引起的孔壓響應(yīng)剪切作用引起的孔壓響應(yīng)對(duì)于線彈性體對(duì)于線彈性體:A=1/3A不是常數(shù)，隨加載過程而變化不是常數(shù)，隨加載過程而變化A1/3A1/3剪脹：剪脹：剪縮：剪縮：A 是一個(gè)反映土剪是一個(gè)反映土剪脹性強(qiáng)弱的指標(biāo)，脹性強(qiáng)弱的指標(biāo)，其大小與土性有關(guān)其大小與土性有關(guān)（2 2）附加應(yīng)力作用情況）附加應(yīng)力作用情況 2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土

56、中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力b. 偏差應(yīng)力狀態(tài)偏差應(yīng)力狀態(tài)問題問題: : 能否對(duì)孔壓系數(shù)能否對(duì)孔壓系數(shù) A 作進(jìn)一步的解釋？作進(jìn)一步的解釋？13 問題問題: : 能否對(duì)孔壓系數(shù)能否對(duì)孔壓系數(shù) A 作進(jìn)一步的解釋？作進(jìn)一步的解釋？回答：回答：1313 13 23131313 13 xyz13 13131313 13 偏差偏差應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)等向壓縮等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)純剪應(yīng)力狀態(tài)純剪應(yīng)力狀態(tài)純剪應(yīng)力狀態(tài)純剪應(yīng)力狀態(tài)313()uBA 軸對(duì)稱三維應(yīng)力狀態(tài)軸對(duì)稱三維應(yīng)力狀態(tài)等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)偏差偏差應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)31uuu 33uB113()uB A（2 2）附加應(yīng)力作用情況）附加應(yīng)力作用

57、情況 2. 飽和土的有效應(yīng)力原理6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系一、飽和土中的一、飽和土中的有效應(yīng)力有效應(yīng)力二、一維固結(jié)理論二、一維固結(jié)理論（Terzaghi滲流固結(jié)理論）滲流固結(jié)理論）6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系0t 0t t wphpphh0h p附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u = z=p有效應(yīng)力有效應(yīng)力:z=0滲透固結(jié)過程滲透固結(jié)過程附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u 0附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u =0有效應(yīng)力有效應(yīng)力:z=p 1、物理模型物理模

58、型2、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型二、二、一維固結(jié)理論一維固結(jié)理論土層均質(zhì)、各向同性和完全飽和的；土層均質(zhì)、各向同性和完全飽和的；土顆粒與水不可壓縮；土顆粒與水不可壓縮；變形是單向壓縮（水的滲出和土層壓縮是單向的）；變形是單向壓縮（水的滲出和土層壓縮是單向的）；滲流符合達(dá)西定律且滲透系數(shù)滲流符合達(dá)西定律且滲透系數(shù) k 保持不變；保持不變；壓縮系數(shù)壓縮系數(shù) a 常數(shù)；常數(shù)；荷載均布且一次施加；荷載均布且一次施加；假定假定 z = const變形完全是由土中超孔隙水壓力消散引起的。變形完全是由土中超孔隙水壓力消散引起的?；炯俣ǎ夯炯俣ǎ呵蠼馑悸罚呵蠼馑悸罚嚎倯?yīng)力已知總應(yīng)力已知有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理超靜孔

59、隙水壓力的時(shí)空分布超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系建立方程：建立方程：微小單元（微小單元（dxdydz）微小時(shí)段（微小時(shí)段（dt）qd qqzz2、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型孔隙體積的變化流出的水量孔隙體積的變化流出的水量土的壓縮特性土的壓縮特性有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理達(dá)西定律達(dá)西定律超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布超靜孔隙水壓力超靜孔隙水壓力超靜孔隙水壓力超靜孔隙水壓力土骨架的體積變化土骨架的體積變化不透水巖層不透水巖層飽和壓縮層飽和壓縮層z二、二、一維固結(jié)理論一維固結(jié)理論6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變

60、形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系z(mì)dzdydx建立方程：建立方程：2、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型固體體積：固體體積：s11d d dconst1 Vx y zevs11(d d d )1 VeVex y ze孔隙體積：孔隙體積：dt 時(shí)段內(nèi)：時(shí)段內(nèi)： 孔隙體積的變化流出的水量孔隙體積的變化流出的水量v11dd d d dddd d1z Veqqtx y z t =qqztz ttetz11d d1 eqx yetz二、二、一維固結(jié)理論一維固結(jié)理論6 6地基變形地基變形6.5 6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系地基變形與時(shí)間的關(guān)系qd qqzzzdzdydx建立方程：建立方程：uwd dd dd d hkuq