土的壓縮性與地基沉降計算PPT課件

1、土的壓縮性與地基沉降計算土的壓縮性與地基沉降計算土力學(xué)土力學(xué)之第四章之第四章 集美大學(xué)港口與環(huán)境工程學(xué)院集美大學(xué)港口與環(huán)境工程學(xué)院 潘潘 以以 恒恒 本章提要本章提要 本章特點本章特點 學(xué)習(xí)難點學(xué)習(xí)難點第四章：第四章：土的壓縮性與地基沉降計算土的壓縮性與地基沉降計算 土的壓縮性土的壓縮性 -測試方法和指標(biāo)測試方法和指標(biāo) 地基的最終沉降量地基的最終沉降量-分層總合法分層總合法 地基的沉降過程地基的沉降過程-飽和土滲流固結(jié)理論飽和土滲流固結(jié)理論 有一些較嚴(yán)格的理論有一些較嚴(yán)格的理論 有較多經(jīng)驗性假設(shè)和公式有較多經(jīng)驗性假設(shè)和公式 應(yīng)力歷史及先期固結(jié)壓力應(yīng)力歷史及先期固結(jié)壓力 不同條件下的總沉降量計算

2、不同條件下的總沉降量計算 滲流固結(jié)理論及參數(shù)滲流固結(jié)理論及參數(shù)第四章：本章概要第四章：本章概要 2土的壓縮變形問題土的壓縮變形問題土的壓縮性與地基沉降計算土的壓縮性與地基沉降計算試驗方法試驗方法壓縮性指標(biāo)壓縮性指標(biāo)沉降的大小沉降的大小沉降的過程沉降的過程F土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法F一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)F地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算F飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論3第四章：本章概要第四章：本章概要 4-24-24-34-34-6 4-6 4-7 (1)(2)(3)(4)(6)4-7 (1)(2)(3)(4)(6)4本章作業(yè)本章作業(yè) 第四章：本

3、章概要第四章：本章概要 4.1 概述概述 4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法4.3 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)4.4 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論第四章：第四章：土的壓縮性與地基沉降計算土的壓縮性與地基沉降計算墨西哥某宮殿墨西哥某宮殿左部：左部：1709年年右部：右部：1622年年地基：地基：20多米厚粘土多米厚粘土工工 程程 實實 例例問題：問題：沉降沉降2.2米，且左右米，且左右兩部分存在明顯的兩部分存在明顯的沉降差。左側(cè)建筑沉降差。左側(cè)建筑物于物于1969年加固年加固4.1 4.1 概述概述6墨西哥城的一

4、幢建筑，墨西哥城的一幢建筑，可清晰地看見其發(fā)生的可清晰地看見其發(fā)生的沉降及不均勻沉降。該沉降及不均勻沉降。該地的土層為深厚的湖相地的土層為深厚的湖相沉積層，土的天然含水沉積層，土的天然含水量高達(dá)量高達(dá) 650 ，液限，液限 500% ，塑性指數(shù)，塑性指數(shù) 350 ，孔隙比為孔隙比為 15 ，具有極，具有極高的壓縮性。高的壓縮性。4.1 4.1 概述概述7工工 程程 實實 例例工工 程程 實實 例例Kiss由于沉降相互影由于沉降相互影響，兩棟相鄰的響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸建筑物上部接觸4.1 4.1 概述概述8工工 程程 實實 例例基坑開挖，引起陽臺裂縫基坑開挖，引起陽臺裂縫4.1 4.1

5、概述概述9新建筑引起原有新建筑引起原有建筑物開裂建筑物開裂4.1 4.1 概述概述10工工 程程 實實 例例建筑物立面高差過大建筑物立面高差過大4.1 4.1 概述概述1147m3915019419917587沉降曲線沉降曲線(mm)工工 程程 實實 例例建筑物過長：長高比建筑物過長：長高比7.6:17.6:14.1 4.1 概述概述12F壓縮性壓縮性測試測試F最終沉最終沉降量降量F沉降沉降速率速率4.2 土的壓縮性測土的壓縮性測試方法試方法4.3 一維壓縮性及一維壓縮性及其指標(biāo)其指標(biāo) 一維壓縮：基本方法一維壓縮：基本方法 復(fù)雜條件：修正復(fù)雜條件：修正 一維固結(jié)一維固結(jié) 三維固結(jié)三維固結(jié) 室內(nèi)

6、：三軸壓縮室內(nèi)：三軸壓縮 側(cè)限壓縮側(cè)限壓縮 室外：荷載試驗室外：荷載試驗 旁壓試驗旁壓試驗4.4 地基的最終沉地基的最終沉降量計算降量計算4.5 飽和土體的滲飽和土體的滲流固結(jié)理論流固結(jié)理論概概 述述F 主線、重點：一維問題！主線、重點：一維問題！4.1 4.1 概述概述134.1 概述概述 4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法4.3 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)4.4 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論第四章：第四章：土的壓縮性與地基沉降計算土的壓縮性與地基沉降計算土的變形特性測定方土的變形特性測定方法法現(xiàn)場試驗現(xiàn)場試

7、驗 荷載試驗荷載試驗 旁壓試驗旁壓試驗三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài) 側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗 三軸壓縮試驗三軸壓縮試驗 其他特殊試驗其他特殊試驗室內(nèi)試驗室內(nèi)試驗一維問題一維問題4.2 4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法15F 固結(jié)容器：固結(jié)容器：環(huán)刀、護(hù)環(huán)、導(dǎo)環(huán)、透水環(huán)刀、護(hù)環(huán)、導(dǎo)環(huán)、透水石、加壓上蓋和量表架等石、加壓上蓋和量表架等F 加壓設(shè)備：加壓設(shè)備：杠桿比例杠桿比例1:10F 變形測量設(shè)備變形測量設(shè)備側(cè)限壓縮側(cè)限壓縮( (固結(jié)固結(jié)) )儀儀支架支架加壓設(shè)備加壓設(shè)備固結(jié)容器固結(jié)容器變形測量變形測量4.2 4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法 壓縮試驗壓縮試驗16施加荷載，靜置

8、至施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定變形穩(wěn)定逐級加大荷載逐級加大荷載百分表百分表加壓上蓋加壓上蓋試樣試樣透水石透水石護(hù)環(huán)護(hù)環(huán)環(huán)刀環(huán)刀壓縮壓縮容器容器n 側(cè)限壓縮試驗P1s1ptstn 測定：測定： 軸向壓縮應(yīng)力軸向壓縮應(yīng)力 軸向壓縮變形軸向壓縮變形P2s2P3s3174.2 4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法 壓縮試驗壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗 側(cè)限變形（壓縮）模量：側(cè)限變形（壓縮）模量：n 壓縮曲線及特點壓縮曲線及特點土的一般化的壓縮曲線土的一般化的壓縮曲線)( ee1 1Es1 1Ee z= p z非線性非線性彈塑性彈塑性zzEs 加載：加載：zzEe 卸載和重加載：卸載和重加載：1

9、84.2 4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法 壓縮試驗壓縮試驗常規(guī)三軸壓縮試驗常規(guī)三軸壓縮試驗 試樣試樣圍壓圍壓力力 3閥門閥門閥門閥門馬達(dá)馬達(dá)橫梁橫梁量力環(huán)量力環(huán)百分表百分表量水管量水管孔壓孔壓量測量測類型類型施加施加 3施加施加 1- 3量測量測固結(jié)固結(jié)排水排水固結(jié)固結(jié)排水排水體變體變固結(jié)固結(jié)不排水不排水固結(jié)固結(jié)不排水不排水孔隙水孔隙水壓力壓力不固結(jié)不固結(jié)不排水不排水不固結(jié)不固結(jié)不排水不排水孔隙水孔隙水壓力壓力常用試驗類型常用試驗類型194.2 4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法 三軸試驗三軸試驗20應(yīng)力特點與試驗方法應(yīng)力特點與試驗方法n 方法：方法： 固結(jié)：加圍壓力固

10、結(jié)：加圍壓力 1= 2= 3 剪切：加偏差應(yīng)力剪切：加偏差應(yīng)力 1= 1- 3 n 應(yīng)力特點：應(yīng)力特點： 試樣是軸對稱應(yīng)力狀態(tài)試樣是軸對稱應(yīng)力狀態(tài) 垂直應(yīng)力垂直應(yīng)力一般是大主應(yīng)力一般是大主應(yīng)力 1 側(cè)向應(yīng)力相等且為中、小主應(yīng)側(cè)向應(yīng)力相等且為中、小主應(yīng)力力 2= 35.3 5.3 土的抗剪強(qiáng)度的測定試驗土的抗剪強(qiáng)度的測定試驗 三軸試驗三軸試驗試樣試樣水壓力水壓力 c軸向力軸向力F 3= c 3= c 1 3= c 1 - 3=F/A 變形模量：變形模量： 泊松比：泊松比：n 一般化的應(yīng)力應(yīng)變曲線一般化的應(yīng)力應(yīng)變曲線31 1e p 1 1Ei1 1Et土一般化的應(yīng)力應(yīng)變曲線土一般化的應(yīng)力應(yīng)變曲線

11、彈性模量彈性模量固結(jié)排水試驗固結(jié)排水試驗 與圍壓有關(guān)與圍壓有關(guān) 非線性（彈塑性）非線性（彈塑性） 剪脹性剪脹性21131)(Et 13t 5.3 5.3 土的抗剪強(qiáng)度的測定試驗土的抗剪強(qiáng)度的測定試驗 三軸試驗三軸試驗常規(guī)三軸與側(cè)限壓縮試驗常規(guī)三軸與側(cè)限壓縮試驗n 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線的比較曲線的比較F 常規(guī)三軸：常規(guī)三軸： 存在破壞應(yīng)力存在破壞應(yīng)力F 側(cè)限壓縮試驗：側(cè)限壓縮試驗： 不存在破壞應(yīng)力不存在破壞應(yīng)力 存在體積壓縮極限存在體積壓縮極限)( ee z=p z側(cè)限壓側(cè)限壓縮試驗縮試驗常規(guī)三常規(guī)三軸試驗軸試驗4.2 4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法22常規(guī)三軸與側(cè)限壓縮試

12、驗常規(guī)三軸與側(cè)限壓縮試驗n 變形模量變形模量 Et 與側(cè)限變形模量與側(cè)限變形模量 Es間的間的關(guān)系關(guān)系 x xt tt tt ty yy yy yt tt tt tx xx xy yx xt tt tt tE EE EE EE EE EE E zzzz則則: ttttttttEEEzzzEt Esz1ttyx stttEE 1212zz虎克定虎克定律律yxyx 0側(cè)限條件側(cè)限條件4.2 4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法23土體變形的機(jī)理土體變形的機(jī)理 彈性變形彈性變形 接觸點處彈性變形接觸點處彈性變形 彈性撓曲變形彈性撓曲變形 顆粒翻轉(zhuǎn)的可逆性顆粒翻轉(zhuǎn)的可逆性 封閉氣泡受壓封閉氣泡受壓 塑性變形塑性變形 大孔隙消失大孔隙消失 接觸點顆粒破碎接觸點顆粒破碎 顆粒相對滑移顆粒相對滑移 扁平顆粒斷裂扁平顆粒斷裂土體的變形特性土體的變形特性土體的特點：散粒體土體的特點：散粒體F體應(yīng)變主要由孔隙體