第四章 土壓縮性(確定)

1、土體的壓縮性與土體的壓縮性與地基沉降計算地基沉降計算第四章第四章工程實例工程實例第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算問題：問題：沉降沉降2.2米，米，且左右兩部分且左右兩部分存在明顯的沉存在明顯的沉降差。左側(cè)建降差。左側(cè)建筑物于筑物于1969年年加固。加固。墨西哥某宮殿墨西哥某宮殿左部：左部：1709年；右部：年；右部：1622年；地基：年；地基：20多米厚的黏土多米厚的黏土由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸基坑開挖，引起陽臺裂縫基坑開挖，引起陽臺裂縫修建新建筑物：引起原有建筑物開裂修建新建筑物：引起原有建筑物開裂高層

2、建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除建筑物立面高差過大建筑物立面高差過大建筑物過長：長高比建筑物過長：長高比7.6:1土具有壓縮性土具有壓縮性荷載作用荷載作用地基發(fā)生沉降地基發(fā)生沉降荷載大小荷載大小土的壓縮特性土的壓縮特性地基厚度地基厚度一致沉降一致沉降（沉降量）（沉降量）差異沉降差異沉降（沉降差）（沉降差）建筑物上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應力建筑物上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應力影響結(jié)構(gòu)物的安全和正常使用影響結(jié)構(gòu)物的安全和正常使用土的特點土的特點（碎散、三相）（碎散、三相）沉降具有時間效應沉降速率沉降具有時間效應沉降速率第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算

3、4.1 土的壓縮性土的壓縮性4.2 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算土的壓縮性土的壓縮性土體在壓力作用下體積縮小的特性。在一般壓力下，土體被壓縮可認土體在壓力作用下體積縮小的特性。在一般壓力下，土體被壓縮可認為是土中孔隙體積縮小，即土中水和土中氣被排出、土顆粒重新排列為是土中孔隙體積縮小，即土中水和土中氣被排出、土顆粒重新排列互相擠密的結(jié)果?；ハ鄶D密的結(jié)果。土的固結(jié)土的固結(jié)土體在壓力作用下，其壓縮量隨時間增長的過程。土體在壓力作用下，其壓縮量隨時間增長的過程

4、。 土的壓縮性指標土的壓縮性指標壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)變形模量變形模量壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)土的壓縮性指標測定方法土的壓縮性指標測定方法室內(nèi)試驗室內(nèi)試驗原位測試原位測試側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗(K0試驗）試驗）三軸試驗三軸試驗靜荷載試驗靜荷載試驗旁壓試驗旁壓試驗標貫試驗標貫試驗靜（或動）力觸探試驗靜（或動）力觸探試驗壓縮模量壓縮模量本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容4.1 土的壓縮性土的壓縮性4.1 土的壓縮性土的壓縮性第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算一、基本概念、基本概念土的壓縮性土體在壓力作用下體積縮小的特性。在一般壓力下，土體被壓縮可認土體在壓力作用下體積縮小的特性。在一般壓力下

5、，土體被壓縮可認為是土中孔隙體積縮小，即土中水和土中氣被排出、土顆粒重新排列為是土中孔隙體積縮小，即土中水和土中氣被排出、土顆粒重新排列互相擠密的結(jié)果互相擠密的結(jié)果。土的固結(jié)土體在壓力作用下，其壓縮量隨時間增長的過程。土體在壓力作用下，其壓縮量隨時間增長的過程。 二、壓縮試驗和壓縮曲線二、壓縮試驗和壓縮曲線（一）壓縮試驗（一）壓縮試驗1、儀器：側(cè)限壓縮儀（固結(jié)儀）：壓縮容器，杠桿加壓設(shè)備，構(gòu)架。、儀器：側(cè)限壓縮儀（固結(jié)儀）：壓縮容器，杠桿加壓設(shè)備，構(gòu)架。 4.1 土的壓縮性土的壓縮性第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算二、壓縮試驗和壓縮曲線二、壓縮試驗和壓縮曲線（一）

6、壓縮試驗（一）壓縮試驗2、原理：用環(huán)刀取土樣，放在三聯(lián)固結(jié)儀上加壓（分級加壓），直至、原理：用環(huán)刀取土樣，放在三聯(lián)固結(jié)儀上加壓（分級加壓），直至 變形穩(wěn)定，用百分表測變形。變形穩(wěn)定，用百分表測變形。 Pt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3seWG-1型三聯(lián)固結(jié)儀型三聯(lián)固結(jié)儀固結(jié)容器示意圖固結(jié)容器示意圖p=pi 時時，推導推導:設(shè)Vs=1000VsVVVVeVsVVVVeiVVeeVVV000001eeeVVHSiiz0001HeeeSiiVV=e0Vs=1H0HsiVV=eiVs=1側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗壓縮前后截面不變)1 (000eHSeeii設(shè)土樣初始孔隙比為設(shè)土樣初始孔隙比為e0

7、土樣孔隙比為土樣孔隙比為eipi4.1 土的壓縮性土的壓縮性第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算二、壓縮試驗和壓縮曲線二、壓縮試驗和壓縮曲線（一）壓縮試驗（一）壓縮試驗1、e p曲線曲線ep軟粘土密實砂土e0e02、e logp曲線曲線ep(log)軟粘土密實砂土e0e0101001000繪制壓縮曲線繪制壓縮曲線第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.1 土的壓縮性土的壓縮性二、壓縮試驗和壓縮曲線二、壓縮試驗和壓縮曲線1、e - P曲線曲線Pt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3sei00i0ee(1e )S /H 4.1 土的壓縮性土的壓

8、縮性第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算（二）壓縮曲線和壓縮性指標（二）壓縮曲線和壓縮性指標compression curve1、e - P曲線曲線4.1 土的壓縮性土的壓縮性第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算（二）壓縮曲線和壓縮性指標（二）壓縮曲線和壓縮性指標e 壓縮系數(shù)，壓縮系數(shù)，kPa-1，MPa-1e 1e0固體顆粒固體顆?？紫犊紫秔0(kPa)e1 12 22 21 1p pp pe ee ea ap標準壓縮系數(shù)標準壓縮系數(shù)，MPa-1a1-2常用常用作比較土作比較土的壓縮性的壓縮性大小大小p pe ea a2 21 1土的類別土

9、的類別a1-2 (MPa-1)高壓縮性土高壓縮性土0.5中壓縮性土中壓縮性土0.1-0.5低壓縮性土低壓縮性土0.11M2M1e2e1p2p2 20 00 0k kP Pa ap p1 10 00 0k kP Pa a, ,p p2 21 1相應的壓縮系數(shù)記作相應的壓縮系數(shù)記作2 21 1a a壓縮系數(shù)：土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與有效壓應力增量的比值。2、e - lgP曲線曲線壓縮指數(shù)壓縮指數(shù) 特點：特點：有一段較長的直線段有一段較長的直線段指標：指標：4.1 土的壓縮性土的壓縮性第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算(lgp)(lgp)e eC Cc c（1）壓縮

10、指數(shù)）壓縮指數(shù) compression index (無量綱無量綱) c c1 11 1c cC Cp p0 0. .4 43 35 5p pp pp pl lo og gp pC Ca a壓縮指數(shù)：土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與有效壓應力常用對數(shù)增量的比值。MPa2 . 0 MPa,1 . 021pp-1210.1MPaa-121MPa 0.51 . 0a-1210.5MPaa)(MPa 1 . 01 -2121eea為低壓縮性土為中壓縮性土為高壓縮性土0.2cC0.35cC第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.1 土的壓縮性土的壓縮性（二）壓縮曲線和壓縮性指標（

11、二）壓縮曲線和壓縮性指標0.352 . 0c C(kPa ,MPa)0s1eEa 4.1 土的壓縮性土的壓縮性第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算z zs sp pE E 土的類別土的類別cc高壓縮性土高壓縮性土0.35中壓縮性土中壓縮性土0.2-0.35低壓縮性土低壓縮性土0.2（2）壓縮模量）壓縮模量sE modulus of compressibility： 土的類別土的類別ES (MPa)高壓縮性土高壓縮性土150 0Z Ze e1 1e e0Hs壓縮模量（側(cè)限模量）壓縮模量（側(cè)限模量） ：側(cè)限條件下，豎向附加壓：側(cè)限條件下，豎向附加壓應力與豎向應變的比值。應

12、力與豎向應變的比值。sE第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.1 土的壓縮性土的壓縮性（3）體積壓縮系數(shù)）體積壓縮系數(shù) 土體在壓縮過程中體積的變化可以用體積壓縮系數(shù)土體在壓縮過程中體積的變化可以用體積壓縮系數(shù) 來衡來衡量。它指的是土體在單位應力作用下單位體積的變化。量。它指的是土體在單位應力作用下單位體積的變化。smssEeam111 指標指標 1 1 1aasmsmsEsE11 emssEe1111easE1ae11sm1smepe0壓縮曲線卸荷回彈曲線再壓縮曲線殘余變形殘余變形彈性變形彈性變形pieep(log)e0p1壓縮曲線回彈曲線再壓縮曲線第四章第四章 土

13、體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.1 土的壓縮性土的壓縮性3、土的回彈曲線、土的回彈曲線 rebound curve 和再壓縮曲線和再壓縮曲線 recompression curve回彈指數(shù)（再壓縮指數(shù)）回彈指數(shù)（再壓縮指數(shù)）CeCe p1現(xiàn)在地面h1ph欠固結(jié)土pc1OCR1 硬黏土硬黏土（應力擴散）（應力擴散）s偏大偏大, sp1現(xiàn)在地面h1phhc剝蝕前地面hc超固結(jié)比（超固結(jié)比（OCR）1OCRppcOCR=1OCR1OCR1前期固結(jié)壓力現(xiàn)有覆蓋土重欠固結(jié)土欠固結(jié)土pcp14.2 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算ABCDmrmin123前期固結(jié)壓力前期固結(jié)壓力P

14、C的確定：的確定：Casagrande 法法(f) B點所對應的壓力即為前期固結(jié)壓點所對應的壓力即為前期固結(jié)壓力力PC(b) 作水平線作水平線m1(c) 作作m點切線點切線m2(d) 作作m1,m2 的角平分線的角平分線m3(e) m3與試驗曲線的直線段延長與試驗曲線的直線段延長線交于點線交于點B(a) 在在e-lgp壓縮試驗曲線上，壓縮試驗曲線上，找曲率半徑最小的點找曲率半徑最小的點 mpc第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算p0e4.2 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算（三）用現(xiàn)場原始壓縮曲線計算最終沉降量（三）用現(xiàn)場原始壓縮曲線計算最終沉降量 eab 沉

15、積沉積bb 取樣取樣bcd 室內(nèi)試驗室內(nèi)試驗abb dc地下水位上升地下水位上升 土層剝蝕土層剝蝕冰川融化冰川融化引起卸載，引起卸載，使土處于回彈狀態(tài)使土處于回彈狀態(tài)原狀土的原位壓縮曲線原狀土的原位壓縮曲線：客觀存在的，無法直接得到客觀存在的，無法直接得到fg正常固結(jié)土：正常固結(jié)土：超固結(jié)土：超固結(jié)土：lgP第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算 4.2 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算0e0e42.0BCelg 確定前期固結(jié)壓力確定前期固結(jié)壓力PC 過過e0 作水平線與作水平線與PC作用線交于作用線交于B。由假定知由假定知，B點必然位于原狀土的初始壓縮曲線上；

16、點必然位于原狀土的初始壓縮曲線上； 以以0.42e0 在壓縮曲線上確定在壓縮曲線上確定C點，由假定知點，由假定知，C點也位于原狀土的初始壓縮曲線上；點也位于原狀土的初始壓縮曲線上；土樣取出以后土樣取出以后e不變，等于原狀土的初始孔隙比不變，等于原狀土的初始孔隙比e0，因而，因而，（ e0, PC）點應位于原狀土的初始壓縮曲線上；點應位于原狀土的初始壓縮曲線上； 0.42e0時，土樣不受到擾動影響。時，土樣不受到擾動影響。1. 正常固結(jié)土（施默特曼法）正常固結(jié)土（施默特曼法）假定：假定：推定：推定：原位壓縮曲線的近似推求原位壓縮曲線的近似推求 通過通過B、C兩點的直線即為所求的原位壓縮曲線兩點的

17、直線即為所求的原位壓縮曲線。第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算czCP4.2 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算e的求算：的求算：第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算 4.2 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算正常固結(jié)土用現(xiàn)場原始壓縮曲線計算最終沉降：正常固結(jié)土用現(xiàn)場原始壓縮曲線計算最終沉降：(01c1ppe=C logp1iiici1ippe =C logpiii1ies =h1+e正常固結(jié)土壓縮量：正常固結(jié)土壓縮量： nici1iii=11i1ihpps=log1 epC2. 超固結(jié)土超固結(jié)土假定假定 土取出地面后體積不變，

18、即（土取出地面后體積不變，即（e0,cz）在原位再壓縮在原位再壓縮曲線上；曲線上； 再壓縮指數(shù)再壓縮指數(shù)Ce 為常數(shù)；為常數(shù)； 0.42e0處的土與原狀土一致，不受擾動影響。處的土與原狀土一致，不受擾動影響。推定推定 確定確定cz ，PC的作用線；的作用線； 過過e0作水平線與作水平線與 cz作用線交于作用線交于D點；點； 過過B和和C點作直線即為原位壓縮曲線。點作直線即為原位壓縮曲線。0e0e42. 0elg CBD 過過D點作斜率為點作斜率為Ce的直線，與的直線，與PC作用線作用線交于交于B點，點，DB為原始再壓縮曲線；為原始再壓縮曲線； 過過0.42e0 作水平線與作水平線與e-lg曲線

19、交于曲線交于點點C；原位壓縮曲線的近似推求原位壓縮曲線的近似推求第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算PC4.2 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算cz第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算 4.2 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算超固結(jié)土用現(xiàn)場原始壓縮曲線計算最終沉降：超固結(jié)土用現(xiàn)場原始壓縮曲線計算最終沉降：1( 0超固結(jié)土壓縮量：超固結(jié)土壓縮量：a、當、當 1p() cpp時時 b、當、當 1p() cpp時，土始終處于超固結(jié)階段時，土始終處于超固結(jié)階段1111log()1miieiiiiPPhiSCeP m1c1c1ce0m1

20、mc1c1ce00c1c1cec1c1celglg1lglg11lglglg lgiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiipppCppCeHsspppCppCeHeeHspppCppCeeepppCeppCe第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算 4.2 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算3.欠固結(jié)土（原位壓縮曲線的求法同正常固結(jié)土）欠固結(jié)土（原位壓縮曲線的求法同正常固結(jié)土） 1001e的求算：的求算：1ccppe=C logp欠固結(jié)土壓縮量：欠固結(jié)土壓縮量：ciiiCinioiipppCeHS11lg1討論 1. 基礎(chǔ)（地基表面）最終沉降量計算方法以分

21、層總和法較為方便實用，采用側(cè)限條件下的壓縮性指標，以地基壓縮層深度（地基變形計算深度）范圍內(nèi)的各分層計算壓縮量加以總和。其中規(guī)范修正公式最為接近實測值，它運用了簡化的平均附加應力系數(shù)（按實際的附加應力分布圖面積計算）、規(guī)定了合理的地基變形計算深度、提出了關(guān)鍵的沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，還有配套的各種變形特征的建筑物地基變形允許值。第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算 4.2 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算2. 應力歷史法計算基礎(chǔ)最終沉降量，也采用分層總和的側(cè)限條件單向壓縮公式，但土的壓縮性指標從原始壓縮曲線和原始再壓縮曲線中確定，從而在沉降計算中可以考慮應力歷史的影

22、響。3. 彈性理論法計算基礎(chǔ)最終沉降量，由于彈性力學公式是按均質(zhì)線性變形半空間地基的假設(shè)得出的，而實際地基的壓縮層厚度總是有限的，土的變形模量常隨地基深度而增大，所以計算結(jié)果往往偏大；還有一個缺點是無法考慮相鄰基礎(chǔ)荷載的影響。但是彈性力學公式可用來計算短暫荷載作用下基礎(chǔ)的沉降差、傾斜以及黏性土的瞬時沉降，計算時必須注意所取用的應力應變模量是土的彈性模量，土的泊松比取值由于地基不產(chǎn)生壓縮變形（體積變形）0.5。討論 第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算 4.2 地基的最終沉降量計算地基的最終沉降量計算重點：重點： 一維滲流固結(jié)一維滲流固結(jié)沉降與時間之間的關(guān)系：飽和土層的

23、滲流固結(jié)沉降與時間之間的關(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：問題：4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系St S不可壓縮層不可壓縮層可壓縮層可壓縮層p第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算二、一維滲流固結(jié)理論（二、一維滲流固結(jié)理論（Terzaghi滲流固結(jié)理論）滲流固結(jié)理論）一、飽和黏性土的滲透固結(jié)一、飽和黏性土的滲透固結(jié) 三、關(guān)于基礎(chǔ)沉降計算的討論三、關(guān)于基礎(chǔ)沉降計算的討論 第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性

24、土地基沉降與時間的關(guān)系第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算一、飽和黏性土的滲透固結(jié)一、飽和黏性土的滲透固結(jié) 滲透固結(jié)：由孔隙排水而造成的壓縮過程。滲透固結(jié)：由孔隙排水而造成的壓縮過程。 1、主固結(jié)：、主固結(jié)： 在側(cè)限壓縮試驗中，飽和土體孔隙中的在側(cè)限壓縮試驗中，飽和土體孔隙中的自由水的擠出速度與滲透系數(shù)、土樣厚自由水的擠出速度與滲透系數(shù)、土樣厚度有關(guān)，與自由水的滲透速度有關(guān)的飽度有關(guān)，與自由水的滲透速度有關(guān)的飽和土固結(jié)過程稱為主固結(jié)。和土固結(jié)過程稱為主固結(jié)。 2、次固結(jié)：、次固結(jié)： 是主固結(jié)沉降完成后地基中土粒骨架在是主固結(jié)沉降完成后地基中土粒骨架在持續(xù)荷載作用下發(fā)生

25、蠕變、礦物顆粒重持續(xù)荷載作用下發(fā)生蠕變、礦物顆粒重新排列等因素引起的壓縮過程，稱為次新排列等因素引起的壓縮過程，稱為次固結(jié)。固結(jié)。 4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系 實踐背景：大面積均布荷載實踐背景：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=pp側(cè)限應力狀態(tài)側(cè)限應力狀態(tài)二、一維滲流固結(jié)理論（二、一維滲流固結(jié)理論（Terzaghi滲流固結(jié)理論）滲流固結(jié)理論）第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算一維：排水、壓縮發(fā)生在豎向一個方向一維：排水、壓縮發(fā)生在豎向一個方向固結(jié)理論：研究固結(jié)中沉降計算的理論；固結(jié)理論：研究固結(jié)中沉

26、降計算的理論； 4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系 1 1、物理模型、物理模型0t t0 twph p pp phh 0h p p附加應力附加應力: :z z=p=p超靜孔壓超靜孔壓: : u=u=z z=p=p有效應力有效應力: :z z=0=0滲流固結(jié)過程滲流固結(jié)過程附加應力附加應力: :z z=p=p超靜孔壓超靜孔壓: : u pu 00附加應力附加應力: :z z=p=p超靜孔壓超靜孔壓: : u =0u =0有效應力有效應力: :z z=p=p第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性

27、土地基沉降與時間的關(guān)系2、數(shù)學模型、數(shù)學模型（1）荷載是瞬時一次施加的；加載期間飽和土層來不及變形，加載以）荷載是瞬時一次施加的；加載期間飽和土層來不及變形，加載以后總應力沿深度均勻分布。后總應力沿深度均勻分布。（2）土體為均質(zhì)、飽和土；）土體為均質(zhì)、飽和土；（3）在固結(jié)過程中，土粒和水本身被視為不可壓縮的；）在固結(jié)過程中，土粒和水本身被視為不可壓縮的；（4）土層只有豎向的壓縮和排水，圖中附加應力沿水平面均勻分布；）土層只有豎向的壓縮和排水，圖中附加應力沿水平面均勻分布；（5）土的壓縮速率僅取決于土中自由水排出的速度，且土中水的滲流）土的壓縮速率僅取決于土中自由水排出的速度，且土中水的滲流符合

28、達西定律；符合達西定律；（6）受壓土層的滲透系數(shù)和壓縮系數(shù)在固結(jié)過程中被視為常數(shù)；）受壓土層的滲透系數(shù)和壓縮系數(shù)在固結(jié)過程中被視為常數(shù)；基本假定：基本假定：求解思路：求解思路：總應力已知總應力已知有效應力原理有效應力原理超靜孔隙水壓力的時空分布超靜孔隙水壓力的時空分布第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系建立方程：建立方程：微小單元（微小單元（11dz）微小時段（微小時段（dt）q q(qdz)z zdz11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力原理有效應力原理

29、達西定律達西定律超靜孔隙水壓力的時空分布超靜孔隙水壓力的時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的體積變化土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第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系q q(qdz)z dzz11固體體積：固體體積：111Vdzconst1e 2111VeVe(dz)1e 孔隙體積：孔隙體積：dt時段內(nèi)：時段內(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2Vqqdtqqdzdtdzdttzz 11eq1etz 第四章第四章 土體的壓縮與地基

30、沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系uwhkuqAkikikzz 221wauku1etz 212wk 1euutaz q q(qdz)z dzz11dt時段內(nèi)：時段內(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土的壓縮性：土的壓縮性：zea 有效應力原理：有效應力原理：zzu zz(u)euaaatttt 達西定律達西定律:11eq1etz 孔隙體積的變化土骨架的體積變化孔隙體積的變化土骨架的體積變化第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時

31、間的關(guān)系Cv 反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散的快慢固結(jié)速度；反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散的快慢固結(jié)速度；Cv 與滲透系數(shù)與滲透系數(shù)k成正比，與壓縮系數(shù)成正比，與壓縮系數(shù)a成反比；成反比；（cm2/s；m2/y）1vwk(1e )Ca 212wk 1euutaz 固結(jié)系數(shù)固結(jié)系數(shù)2v2uuCtz 第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系太沙基一維固結(jié)微分方程太沙基一維固結(jié)微分方程 線性齊次拋物線型微分方程式，一般可用分離變量方法求解。線性齊次拋物線型微分方程式，一般可用分離變量方法求解。 給出定解條件，求解滲

32、流固結(jié)方程，就可以解出給出定解條件，求解滲流固結(jié)方程，就可以解出uz,t。方程求解：方程求解：（1）求解思路：）求解思路：2v2uuCtz 第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系不透水巖層不透水巖層飽和壓縮層飽和壓縮層z=pHp0t t0 tz t , zuz t , z t , zut , z z 0 z H:u=pz=0: u=0z=H: u z 0 z H: u=0（2）邊界、初始條件：）邊界、初始條件：z第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時

33、間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系(3) 微分方程的解微分方程的解vv2CTtH 時間因數(shù)時間因數(shù)m1，3，5，70 z H:u=pz=0: u=0z=H: u z 0 z H: u=02v2uuCtz 0t t0 t基本微分方程：基本微分方程：初始邊界條件：初始邊界條件：微分方程的解：微分方程的解：反映孔隙水壓力的消散程度固結(jié)程度反映孔隙水壓力的消散程度固結(jié)程度v22T4m1mt ,zeH2zmsinm1p4u 第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系H單面排水時孔隙水壓力分布單面排水時孔隙水壓力分

34、布雙面排水時孔隙水壓力分布雙面排水時孔隙水壓力分布zz排水面排水面不透水層不透水層排水面排水面排水面排水面HH滲流滲流滲流滲流滲流滲流Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=u0=pu0=p(3) 微分方程的解微分方程的解vv2CTtH 時間因數(shù)時間因數(shù)m1，3，5，7v22T4m1mt ,zeH2zmsinm1p4u 第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系3、固結(jié)度的計算、固結(jié)度的計算 一點一點M：地基中某點孔隙水壓力的消散程度地基中某點孔隙水壓力的消散程度 地地 層：層：一層土的平均固結(jié)度一層土的平均固結(jié)度Uz,t=01：表征總應力中有效應力所占比例：表征總應力中有效應力所占比例zt ,zt ,zU dzdzu1dzdzUzt , zH0zH0t , zt總應力分布面積總應力分布面積有效應力分布面積有效應力分布面積zt , zzt , zzzzt , zu1uU z t , z t , zuH1、基本概念、基本概念M第四章第四章 土體的壓縮與地基沉降計算土體的壓縮與地基沉降計算4.3 飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系飽和黏性土地基沉降與時間的關(guān)系2、平均固結(jié)度、平均固結(jié)度Ut與沉降量與沉降量St之間的關(guān)系之間的