結(jié)構(gòu)性軟土沉降計(jì)算浙江大學(xué)新方案學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1結(jié)構(gòu)性軟土沉降結(jié)構(gòu)性軟土沉降(chnjing)計(jì)算浙江大學(xué)計(jì)算浙江大學(xué)新方案新方案第一頁(yè)，共64頁(yè)。目目 錄錄第1頁(yè)/共63頁(yè)第二頁(yè)，共64頁(yè)。第2頁(yè)/共63頁(yè)第三頁(yè)，共64頁(yè)。沉降原因：沉降原因：（1 1）地基）地基(dj)(dj)中產(chǎn)生附加應(yīng)力；（中產(chǎn)生附加應(yīng)力；（2 2）土體具有壓）土體具有壓縮性縮性第3頁(yè)/共63頁(yè)第四頁(yè)，共64頁(yè)。種類：種類： 總沉降，不均勻沉總沉降，不均勻沉降，傾斜降，傾斜(qngxi)(qngxi)，局部?jī)A斜局部?jī)A斜(qngxi)(qngxi)危害：危害：（1 1）影響使用功能；）影響使用功能；（2 2）引起結(jié)構(gòu)開(kāi)裂）引起結(jié)構(gòu)開(kāi)裂不同建（構(gòu)）筑物對(duì)沉不同建

2、（構(gòu)）筑物對(duì)沉降要求不同降要求不同 DD DD第4頁(yè)/共63頁(yè)第五頁(yè)，共64頁(yè)。地下水位降低引起地基有效應(yīng)地下水位降低引起地基有效應(yīng)力力(yngl)(yngl)增加，產(chǎn)生沉降增加，產(chǎn)生沉降例如：水位下降例如：水位下降2m2m，引起地基，引起地基有效應(yīng)力有效應(yīng)力(yngl)(yngl)增加增加20kPa20kPa，相當(dāng)于地面堆載，相當(dāng)于地面堆載1m1m第5頁(yè)/共63頁(yè)第六頁(yè)，共64頁(yè)。第6頁(yè)/共63頁(yè)第七頁(yè)，共64頁(yè)。土體中粘粒含量多土體中粘粒含量多土體性質(zhì)土體性質(zhì)(xngzh)(xngzh)受含水量受含水量影響大影響大塑性指數(shù)和液限指數(shù)大塑性指數(shù)和液限指數(shù)大第7頁(yè)/共63頁(yè)第八頁(yè)，共64頁(yè)。第

3、8頁(yè)/共63頁(yè)第九頁(yè)，共64頁(yè)。pczhAz基巖hczz預(yù)制樁0 xczxKp第9頁(yè)/共63頁(yè)第十頁(yè)，共64頁(yè)。 地基表面作用集中力示意圖OzrQ (r, z) P 地基表面作用集中力示意圖rzQ (r, z)PO第10頁(yè)/共63頁(yè)第十一頁(yè)，共64頁(yè)。（a） 條形(tio xn)荷載 （b）方形荷載第11頁(yè)/共63頁(yè)第十二頁(yè)，共64頁(yè)。第12頁(yè)/共63頁(yè)第十三頁(yè)，共64頁(yè)。第13頁(yè)/共63頁(yè)第十四頁(yè)，共64頁(yè)。第14頁(yè)/共63頁(yè)第十五頁(yè)，共64頁(yè)。式中：第15頁(yè)/共63頁(yè)第十六頁(yè)，共64頁(yè)。超靜孔隙超靜孔隙(kngx)水壓力水壓力豎向有效豎向有效(yuxio)應(yīng)力應(yīng)力第16頁(yè)/共63頁(yè)第十七頁(yè)

4、，共64頁(yè)。0.00.20.40.60.81.02.01.51.00.50.0深度 / B應(yīng)力 / p 超靜孔隙水壓力 豎向有效應(yīng)力 豎向總應(yīng)力0.00.20.40.60.81.02.01.51.00.50.0深度 / B應(yīng)力 / p 超靜孔隙水壓力 豎向有效應(yīng)力 豎向總應(yīng)力X=0 X=1/2BX=0 X=1/2B第17頁(yè)/共63頁(yè)第十八頁(yè)，共64頁(yè)。超靜孔隙水壓力豎向有效應(yīng)力既有道路 拓寬道路l初始附加初始附加(fji)(fji)有效應(yīng)力決定瞬時(shí)沉降有效應(yīng)力決定瞬時(shí)沉降l初始孔壓決定固結(jié)沉降初始孔壓決定固結(jié)沉降l根據(jù)初始附加根據(jù)初始附加(fji)(fji)有效應(yīng)力和孔壓分布確定地基處有效應(yīng)力

5、和孔壓分布確定地基處理的范圍理的范圍第18頁(yè)/共63頁(yè)第十九頁(yè)，共64頁(yè)。時(shí)間有效應(yīng)力應(yīng)變瞬時(shí)壓縮延遲壓縮主固結(jié)次固結(jié)明顯孔隙水壓消散階段無(wú)明顯孔隙水壓消散階段時(shí)間00 瞬時(shí)壓縮、延遲壓縮與主固結(jié)、次固結(jié)比較（Bjerrum,1967）第19頁(yè)/共63頁(yè)第二十頁(yè)，共64頁(yè)。n條形面積荷載算法：條形面積荷載算法：式中：第20頁(yè)/共63頁(yè)第二十一頁(yè)，共64頁(yè)。第21頁(yè)/共63頁(yè)第二十二頁(yè)，共64頁(yè)。n絕大多數(shù)的天然沉積土都具有一定程度的結(jié)構(gòu)性。第22頁(yè)/共63頁(yè)第二十三頁(yè)，共64頁(yè)。第23頁(yè)/共63頁(yè)第二十四頁(yè)，共64頁(yè)。鉆孔(zun kn) 取樣儲(chǔ)藏(chcng)推土 制樣 試驗(yàn)第24頁(yè)/共63

6、頁(yè)第二十五頁(yè)，共64頁(yè)。第25頁(yè)/共63頁(yè)第二十六頁(yè)，共64頁(yè)。第26頁(yè)/共63頁(yè)第二十七頁(yè)，共64頁(yè)。第27頁(yè)/共63頁(yè)第二十八頁(yè)，共64頁(yè)。軟土結(jié)構(gòu)(jigu)性：主應(yīng)力差達(dá)峰值結(jié)構(gòu)(jigu)破壞殘余應(yīng)力第28頁(yè)/共63頁(yè)第二十九頁(yè)，共64頁(yè)。0510152025020 40 60 80 100原位十字板強(qiáng)度(kPa)深度(m)打排水板前打排水板后0510152025020406080 100原位十字板強(qiáng)度(kPa)深度(m)打排水板前打排水板后0510152025020406080 100原位十字板強(qiáng)度(kPa)深度(m)打十字板前打十字板后 圖圖2 2- -5 5 1 1# #測(cè)測(cè)孔

7、孔 圖圖2 2- -6 6 2 2# #測(cè)測(cè)孔孔 圖圖2 2- -7 7 3 3# #測(cè)測(cè)孔孔 塑料排水板施工導(dǎo)致土體強(qiáng)度(qingd)平均降低45%第29頁(yè)/共63頁(yè)第三十頁(yè)，共64頁(yè)。擾動(dòng)及其對(duì)沉降(chnjing)的影響第30頁(yè)/共63頁(yè)第三十一頁(yè)，共64頁(yè)。*%100%uuurSSSDSSuS*uSrS， 分別為擾動(dòng)前后的十字(sh z)板剪切峰值強(qiáng)度重塑土的十字(sh z)板剪切峰值強(qiáng)度 SD擾動(dòng)度 第31頁(yè)/共63頁(yè)第三十二頁(yè)，共64頁(yè)。第32頁(yè)/共63頁(yè)第三十三頁(yè)，共64頁(yè)。軟土壓縮曲線的校正(jiozhng)方法Schmertmann（1955）方法第33頁(yè)/共63頁(yè)第三十四頁(yè)

8、，共64頁(yè)。BAenlogl 沒(méi)有表現(xiàn)土的結(jié)構(gòu)性變化過(guò)程l 試驗(yàn)要求的固結(jié)壓力過(guò)大，很難實(shí)現(xiàn)，且校正曲線不便于工程(gngchng)應(yīng)用第34頁(yè)/共63頁(yè)第三十五頁(yè)，共64頁(yè)。11.11.21.31.41.51.61.71.81.9101001000壓力，k P a孔隙比，e重塑土樣薄壁土樣CDE0zpc校正曲線AB壓縮曲線由四段組成 1.水平段（AB）；2.彈性壓縮段(BC)； 3.結(jié)構(gòu)破壞(phui)突降段 （CD）；4.重塑壓縮段(DE)，最終交于0.42e0點(diǎn)。結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力比 p結(jié)構(gòu)性強(qiáng)的軟土采用結(jié)構(gòu)性強(qiáng)的軟土采用(ciyng)四折線法四折線法pc第35頁(yè)/共63頁(yè)第三十六頁(yè)，共64頁(yè)

9、。p結(jié)構(gòu)性弱的軟土采用結(jié)構(gòu)性弱的軟土采用(ciyng)三折線法三折線法ABC(D)E0zpc結(jié)構(gòu)性軟土壓縮曲線(qxin)校正第36頁(yè)/共63頁(yè)第三十七頁(yè)，共64頁(yè)。zopc042.0eplog0ee重塑土原狀土結(jié)構(gòu)性軟土地(td)基沉降計(jì)算方法siCciC第37頁(yè)/共63頁(yè)第三十八頁(yè)，共64頁(yè)。zopcpf042.0eplog0ee重塑土擾動(dòng)土原狀土擾動(dòng)土的壓縮(y su)曲線siCciCzof0)%)(1 (zzopcpfSD0%)1 (zzofSD擾動(dòng)(rodng)土的結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力與表觀自重應(yīng)力sfCcfC第38頁(yè)/共63頁(yè)第三十九頁(yè)，共64頁(yè)。042.0epplog0ee重塑土擾動(dòng)土原

10、狀土rede0SrSdS擾動(dòng)產(chǎn)生附加(fji)沉降示意圖 擾動(dòng)(rodng)土地基的沉降及附加沉降計(jì)算第39頁(yè)/共63頁(yè)第四十頁(yè)，共64頁(yè)。上覆壓力(kPa)3676106136156考慮結(jié)構(gòu)性沉降算法(原狀土,擾動(dòng)度=0%)0.2930.7951.211.621.87考慮結(jié)構(gòu)性沉降算法(擾動(dòng)土,擾動(dòng)度30%)0.5881.301.722.092.316附加沉降理論預(yù)測(cè)值 =-0.2950.5050.510.470.446按Es法計(jì)算（不修正） 1.76實(shí)測(cè)沉降 =沉降值/此時(shí)固結(jié)度0.5/0.9=0.556 1.686/0.8=2.11擾動(dòng)擾動(dòng)(rodng)使豎井區(qū)地基的總沉降增大使豎井區(qū)地

11、基的總沉降增大擾動(dòng)(rodng)及其對(duì)沉降的影響第40頁(yè)/共63頁(yè)第四十一頁(yè)，共64頁(yè)。第41頁(yè)/共63頁(yè)第四十二頁(yè)，共64頁(yè)。n總沉降總沉降(chnjing)(chnjing)：S = Ss + Sc S = Ss + Sc + Ss+ Ssn固結(jié)沉降固結(jié)沉降(chnjing)(chnjing)和和次固結(jié)沉降次固結(jié)沉降(chnjing)(chnjing)與時(shí)間與時(shí)間有關(guān)有關(guān)第42頁(yè)/共63頁(yè)第四十三頁(yè)，共64頁(yè)。第43頁(yè)/共63頁(yè)第四十四頁(yè)，共64頁(yè)。結(jié)構(gòu)(jigu)破壞結(jié)構(gòu)(jigu)未破壞2VVCC 1VVCC Z0Zm底面不排水底面不排水第44頁(yè)/共63頁(yè)第四十五頁(yè)，共64頁(yè)。固結(jié)系數(shù)

12、固結(jié)系數(shù)(xsh)(xsh)和滲透系數(shù)和滲透系數(shù)(xsh)(xsh)簡(jiǎn)化模型簡(jiǎn)化模型第45頁(yè)/共63頁(yè)第四十六頁(yè)，共64頁(yè)。10100100010000100000100806040200 Consolidation degree, Ut(%)Time t , day the result of this study Terzaghis theory(Cv=Cv1) Terzaghis theory(Cv=Cv2)Cv1=30-3cm2/sCv2=0.510-3cm2/sk1=1.210-6cm/sk2=0.410-6cm/s第46頁(yè)/共63頁(yè)第四十七頁(yè)，共64頁(yè)。20151050020406

13、080100120140160 Cv1=310-3cm2/sCv2=0.510-3cm2/sk1=1.210-6cm/sk2=0.410-6cm/sEffective stress, kPaS(t)|t=10S(t)|t=3 Depth, m effective stress,t effective stress,t=10 year effective stress,t=3 year yield stress effective weight地基(dj)有效應(yīng)力隨時(shí)間變化第47頁(yè)/共63頁(yè)第四十八頁(yè)，共64頁(yè)。201510500204060Cv1=3 Cv2=0.5 k1=1.2 k2=0.4

14、 s(t)Pore water pressure, kPa Depth, m the result of this study Terzaghis theory(Cv=Cv1) Terzaghis theory(Cv=Cv2)201510500204060Cv1=3 Cv2=0.5 k1=1.2 k2=0.4 s(t)Pore water pressure, kPa Depth, m the result of this study Terzaghis theory(Cv=Cv1) Terzaghis theory(Cv=Cv2)T T3 3年年 t t1010年年第48頁(yè)/共63頁(yè)第四十九頁(yè)

15、，共64頁(yè)。第49頁(yè)/共63頁(yè)第五十頁(yè)，共64頁(yè)。當(dāng) ；取pczoP1hhCC 1vvCC 12) 12 (sin12141mtBhtreHzmmUvTmmvteHzmmU4)12(1222) 12(sin) 12(1412)(8deDFCBhrtHCTvv22222) 12() 1(32nmnGD2)(wwhdlkkG .)3 , 2 , 1(m)411 (11)41)(1 (1143ln)ln(22222222nnkknskknsnnskksnFshshsh)1)(1 (1vthttUUU第50頁(yè)/共63頁(yè)第五十一頁(yè)，共64頁(yè)。設(shè) 和 分別為土體達(dá)到其結(jié)構(gòu)(jigu)屈服應(yīng)力時(shí)的臨界固結(jié)度

16、和臨界固結(jié)時(shí)間，則 當(dāng) ：pczoPotUotpctzooPUPUzopctoott ,pctzoPU，1hhCC ，1vvCC )1)(1 (1vthttUUU，21)(8deDFCBhr，tHCTvv21 ott ,pctzoPU，2hhCC ，2vvCC 22111|hhvvhhvvoCCCCtCCCCtUU dtdtdUUUohhvvottttCCCCtt1122|=)(1otttU 第51頁(yè)/共63頁(yè)第五十二頁(yè)，共64頁(yè)。101001000100001.00.80.60.40.20.0重塑土參數(shù)，理想井 G=100 G=5 G=0.5固結(jié)度時(shí)間 /天無(wú)砂井，考慮結(jié)構(gòu)性原狀土參數(shù)，理想井32第52頁(yè)/共63頁(yè)第五十三頁(yè)，共64頁(yè)。n隨著加載時(shí)間(shjin)的延長(zhǎng)，近地面處固結(jié)沉降漸趨于結(jié)束，沉降量減少，而下臥層固結(jié)還在持續(xù)發(fā)展，后期沉降中下臥層壓縮將占較大比例。n因此，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)下臥層的沉降發(fā)展規(guī)律，對(duì)以變形控制的深厚軟基處理（尤其未打穿處理情況）具有重要的意義。pczoP第53頁(yè)/共63頁(yè)第五十四頁(yè)，共64頁(yè)。工后沉降(chnjing)時(shí)間有效應(yīng)力應(yīng)變瞬時(shí)壓縮延遲壓縮主固結(jié)次固結(jié)明顯孔隙水壓消散階段無(wú)明顯孔隙水壓消散階段時(shí)間00 瞬時(shí)壓