土力學(xué)_李廣信_(tái)變形特性和地基沉降計(jì)算(1)

1、12 作業(yè)作業(yè)42，43，46 47 (1), (2), (3), (4), (6)4-2用用Es1-2計(jì)算計(jì)算不計(jì)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)不計(jì)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù) s粗砂可以按一層計(jì)算粗砂可以按一層計(jì)算4-3埋深埋深D=1.5m考慮沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，考慮沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)， p0=fk4-6按一層計(jì)算按一層計(jì)算3第四章土的變形特性與地基沉降計(jì)算4本章特點(diǎn)本章特點(diǎn)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(yàn)性假設(shè)和公式有較多經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)和公式強(qiáng)調(diào)物理意義及實(shí)際應(yīng)用強(qiáng)調(diào)物理意義及實(shí)際應(yīng)用主線：一維壓縮問題主線：一維壓縮問題工程中的假定工程中的假定 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

2、的總沉降量計(jì)算不同條件下的總沉降量計(jì)算滲流固結(jié)理論及參數(shù)滲流固結(jié)理論及參數(shù)4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算主要難點(diǎn)主要難點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)5工程實(shí)例工程實(shí)例4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算問題：問題：沉降沉降2.22.2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。降差。墨西哥某宮殿墨西哥某宮殿地基：地基：20多米厚的粘土多米厚的粘土6Kiss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7基坑開挖，引起陽臺(tái)裂縫基坑開挖，引起陽臺(tái)裂縫8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新建新建1111層樓房層樓房已有已有4 4層樓房層樓房

3、9高層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10建筑物立面高差過大建筑物立面高差過大主樓主樓4 4層層翼樓翼樓2 2層層11建筑物過長：長高比建筑物過長：長高比7.6:1:147m3915019419917587沉降曲線沉降曲線(mm)12土具有變形特性荷載作用地基發(fā)生沉降荷載大小土的變形特性地基厚度一致沉降（沉降量）差異沉降（沉降差）建筑物上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力影響結(jié)構(gòu)物的安全和正常使用概述概述4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的特點(diǎn)（碎散、三相）沉降具有時(shí)間效應(yīng)沉降速率13變形特性及測(cè)試方法最終沉降量一維壓縮一維壓縮一維固結(jié)一維固結(jié)沉降速率多維固結(jié)多維固結(jié)修正修正復(fù)雜

4、條件下的計(jì)算公式復(fù)雜條件下的計(jì)算公式簡化條件簡化條件主線、重點(diǎn)：主線、重點(diǎn)：一維問題！一維問題！4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.1 4.1 變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論室內(nèi)試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)室外試驗(yàn)室外試驗(yàn)側(cè)限壓縮、三軸壓縮等側(cè)限壓縮、三軸壓縮等荷載試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等荷載試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等概述概述4.2 4.2 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)較復(fù)雜應(yīng)較復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)？力狀態(tài)？144土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.1 4.1 變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法4.2 4.2 一維壓縮性及其指

5、標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論15特殊應(yīng)力狀態(tài)一維問題一維問題側(cè)限壓縮試驗(yàn)側(cè)限壓縮試驗(yàn)軸對(duì)稱問題軸對(duì)稱問題常規(guī)三軸試驗(yàn)常規(guī)三軸試驗(yàn)4.1 4.1 變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算一般應(yīng)力狀態(tài)理論拓展、經(jīng)驗(yàn)積累理論拓展、經(jīng)驗(yàn)積累室內(nèi)試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)原位土原位土荷載試驗(yàn)荷載試驗(yàn)室外試驗(yàn)室外試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模涸囼?yàn)?zāi)康模鹤冃巍?qiáng)度特性變形、強(qiáng)度特性靜力觸探試驗(yàn)靜力觸探試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)164土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試

6、方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)二、側(cè)限壓縮試驗(yàn)二、側(cè)限壓縮試驗(yàn)三、三、普遍應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及本構(gòu)模型普遍應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及本構(gòu)模型四、現(xiàn)場原位試驗(yàn)四、現(xiàn)場原位試驗(yàn)17常規(guī)三軸試驗(yàn)常規(guī)三軸試驗(yàn)一般三維應(yīng)力狀態(tài)一般三維應(yīng)力狀態(tài): :三軸應(yīng)力狀態(tài)：三軸應(yīng)力狀態(tài)：123 123 忽略中主應(yīng)忽略中主應(yīng)力的影響力的影響試驗(yàn)?zāi)康模涸囼?yàn)?zāi)康模鹤冃翁匦浴?qiáng)度特點(diǎn)、孔壓發(fā)展等變形特性、強(qiáng)度特點(diǎn)、孔壓發(fā)展等3 土體中的應(yīng)力計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)1、常規(guī)三軸試驗(yàn)儀2、固結(jié)排水試驗(yàn)3、固結(jié)不排水試驗(yàn)4、不固結(jié)不排水試驗(yàn)18p 主機(jī)系統(tǒng)主機(jī)

7、系統(tǒng)p 穩(wěn)壓調(diào)壓系統(tǒng)穩(wěn)壓調(diào)壓系統(tǒng)p 量測(cè)系統(tǒng)量測(cè)系統(tǒng) 1、常規(guī)三軸試驗(yàn)儀孔壓傳感器孔壓傳感器體變管體變管軸向位移量測(cè)軸向位移量測(cè)軸向力量測(cè)軸向力量測(cè)壓力泵壓力泵調(diào)壓閥調(diào)壓閥壓力表壓力表壓力室壓力室壓力室底座壓力室底座主機(jī)馬達(dá)主機(jī)馬達(dá)主機(jī)框架主機(jī)框架離合器離合器Casagrande 1930年首先使用，年首先使用，可控制排水條件；可完整地可控制排水條件；可完整地描述試樣受力、變形和破壞描述試樣受力、變形和破壞的過程；可進(jìn)行不同應(yīng)力路的過程；可進(jìn)行不同應(yīng)力路徑的試驗(yàn)；應(yīng)力狀態(tài)明確；徑的試驗(yàn)；應(yīng)力狀態(tài)明確；變形量測(cè)簡單變形量測(cè)簡單3 土體中的應(yīng)力計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試

8、方法變形特性測(cè)試方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)19試樣試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩橡皮膜透水石頂帽測(cè)定：測(cè)定：軸向應(yīng)變軸向應(yīng)變軸向應(yīng)力軸向應(yīng)力體積應(yīng)變或孔壓體積應(yīng)變或孔壓橫梁量力環(huán)百分表量測(cè)體變或孔壓量測(cè)體變或孔壓試驗(yàn)方法3 3 13 3 3 土體中的應(yīng)力計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)1、常規(guī)三軸試驗(yàn)儀20試樣試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩橡皮膜透水石頂帽3 3 13 3 類型類型施加施加3 3時(shí)時(shí)施加施加1 13 3時(shí)時(shí)量測(cè)量測(cè)固結(jié)排水固結(jié)排水固結(jié)固結(jié)排水排水體變體變固結(jié)不排水

9、固結(jié)不排水固結(jié)固結(jié)不排水不排水孔隙水壓力孔隙水壓力不固結(jié)不排水不固結(jié)不排水不固結(jié)不固結(jié)不排水不排水孔隙水壓力孔隙水壓力量測(cè)體變或孔壓量測(cè)體變或孔壓3 土體中的應(yīng)力計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)1、常規(guī)三軸試驗(yàn)儀21試樣試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩橡皮膜透水石頂帽l施加圍壓施加圍壓 ，排水閥門打開，排水閥門打開，試樣試樣充分固結(jié)充分固結(jié)l施加施加( ( 1 1- - ) )時(shí)，排水閥門始終時(shí)，排水閥門始終打開，加載速度慢足以使孔壓打開，加載速度慢足以使孔壓消散消散測(cè)定：測(cè)定：軸向應(yīng)變軸向應(yīng)變軸向應(yīng)力軸向

10、應(yīng)力體積應(yīng)變體積應(yīng)變量測(cè)體變量測(cè)體變2、固結(jié)排水試驗(yàn)多用于砂性土多用于砂性土一般先測(cè)定孔壓系數(shù)一般先測(cè)定孔壓系數(shù)B3 土體中的應(yīng)力計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)22 v應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系松砂及正常固結(jié)粘土與圍壓有關(guān)與圍壓有關(guān)非線性非線性剪脹性剪脹性圍壓圍壓 小小 中中 大大3 土體中的應(yīng)力計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)2、固結(jié)排水試驗(yàn)23應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系密砂及超固結(jié)粘土與圍壓有關(guān)與圍壓有關(guān)非線性非線性剪脹性剪脹性 v 圍壓圍壓 小小 中中 大大3 土體中

11、的應(yīng)力計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)2、固結(jié)排水試驗(yàn)24應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系松砂及正常固結(jié)粘土31 1 e p 1 1Ei1 1EtzzE 31xz 變形模量：變形模量：彈性模彈性模量量泊松比：泊松比：3 土體中的應(yīng)力計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)2、固結(jié)排水試驗(yàn)與圍壓有關(guān)與圍壓有關(guān)非線性非線性剪脹性剪脹性彈塑性彈塑性25l施加圍壓施加圍壓 試樣充分固結(jié)試樣充分固結(jié)l施加施加( ( 1 1 - - ) )時(shí)，閥門關(guān)時(shí)，閥門關(guān)閉，可連接孔壓傳感器，閉，可

12、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 u u量測(cè)孔隙水壓力量測(cè)孔隙水壓力測(cè)定：測(cè)定：軸向應(yīng)變軸向應(yīng)變軸向應(yīng)力軸向應(yīng)力孔隙水壓力孔隙水壓力試樣試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩橡皮膜透水石頂帽3、固結(jié)不排水試驗(yàn)適用于各種土適用于各種土可用于測(cè)定孔壓系數(shù)可用于測(cè)定孔壓系數(shù)A一般先測(cè)定孔壓系數(shù)一般先測(cè)定孔壓系數(shù)B3 土體中的應(yīng)力計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)26應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系松砂及正常固結(jié)粘土 u圍壓圍壓 小小 中中 大大3 土體中的應(yīng)力計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算

13、4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)3、固結(jié)不排水試驗(yàn)27應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系密砂及超固結(jié)粘土 u 圍壓圍壓 小小 中中 大大3 土體中的應(yīng)力計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)3、固結(jié)不排水試驗(yàn)28l初始有效應(yīng)力狀態(tài)初始有效應(yīng)力狀態(tài) = = 0 0開始開始l施加圍壓施加圍壓 閥門關(guān)閉試閥門關(guān)閉試樣不固結(jié)，量測(cè)超靜孔樣不固結(jié)，量測(cè)超靜孔隙水壓力隙水壓力 l施加施加( ( 1 1 - - ) )時(shí)，閥門時(shí)，閥門關(guān)閉，可連接孔壓傳感關(guān)閉，可連接孔壓傳感器，量測(cè)剪切過程中產(chǎn)器，量測(cè)剪切過程中產(chǎn)生的超

14、靜孔隙水壓力生的超靜孔隙水壓力 u u量測(cè)孔隙水壓力量測(cè)孔隙水壓力測(cè)定：測(cè)定：軸向應(yīng)變軸向應(yīng)變軸向應(yīng)力軸向應(yīng)力孔隙水壓力孔隙水壓力試樣試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩橡皮膜透水石頂帽4、不固結(jié)不排水試驗(yàn)適用于各種土適用于各種土多用于粘性土多用于粘性土3 土體中的應(yīng)力計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法一、常規(guī)三軸試驗(yàn)一、常規(guī)三軸試驗(yàn)29二、側(cè)限壓縮試驗(yàn)二、側(cè)限壓縮試驗(yàn)4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法F 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

15、架等F 加壓設(shè)備：加壓設(shè)備：杠桿比例杠桿比例1:101:10F 變形測(cè)量設(shè)備變形測(cè)量設(shè)備1、側(cè)限壓縮儀（固結(jié)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(cè)量變形測(cè)量30水槽水槽內(nèi)環(huán)內(nèi)環(huán)環(huán)刀環(huán)刀透水石透水石試樣試樣傳壓板傳壓板百分表百分表施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定逐級(jí)加大荷載逐級(jí)加大荷載測(cè)定：測(cè)定：軸向應(yīng)力軸向應(yīng)力軸向變形軸向變形時(shí)間時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果：試驗(yàn)結(jié)果：4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法二、側(cè)限壓縮試驗(yàn) 2、試驗(yàn)方法P1s1e1e0Pte stP2s2e2P3s3e331應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以正常固結(jié)粘土為例zp z )e1(e00 1

16、1Es1 1Ee非線性非線性彈塑性彈塑性記憶性記憶性 zszE側(cè)限變形模量：側(cè)限變形模量：4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法二、側(cè)限壓縮試驗(yàn) 32側(cè)限壓縮試驗(yàn)側(cè)限壓縮試驗(yàn)常規(guī)三軸試驗(yàn)常規(guī)三軸試驗(yàn)常規(guī)三軸試驗(yàn)與側(cè)限壓縮試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線的比較常規(guī)三軸試驗(yàn)與側(cè)限壓縮試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線的比較（趨勢(shì)圖）（趨勢(shì)圖）zp z )e1(e00 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.14.1變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法33由虎克定律由虎克定律: yxzzEE xyxyz0z0;K1 側(cè)限條件下側(cè)限條件下:2zz2E11 則則: 1211212EEEzzzE 0.5中中壓縮性

17、土壓縮性土0.1-0.5低低壓縮性土壓縮性土0.1一、一、e-e- 曲線曲線43單向壓縮試驗(yàn)的各種參數(shù)的關(guān)系單向壓縮試驗(yàn)的各種參數(shù)的關(guān)系指標(biāo)指標(biāo)指標(biāo)指標(biāo)amvEsa1mv(1+e0)(1+e0)/Esmva/(1+e0)11/EsEs(1+e0)/a1/mv14土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.2 4.2 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)一、一、e-e- 曲線曲線44a(kP ) e e4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.2 4.2 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)e- 曲線缺點(diǎn)：曲線缺點(diǎn)：不能反映土的應(yīng)力歷史不能反映土的應(yīng)力歷史一、一、e-e- 曲線曲線454土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.2 4.

18、2 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)二、二、e-lge-lg 曲線曲線a(kP , lg) 10010000.9e eceC(lg) C Cc c1 11 1C Ce e壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)Ce回彈指數(shù)（再壓縮指數(shù)）回彈指數(shù)（再壓縮指數(shù)）Ce s：超固結(jié)土超固結(jié)土 p1：超固結(jié)超固結(jié)OCR p p) )：12z11eeeSHHH1e1e 1e2eACelg 1p2p1e2eBCelg 1p2p p pp2eC111ppHHSClgClg1ep1e A pe634土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.1 4.1 變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法4.2 4.2 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性

19、及其指標(biāo)4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論一、單一土層一維壓縮問題一、單一土層一維壓縮問題二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法三、地基沉降計(jì)算的若干問題三、地基沉降計(jì)算的若干問題641 1、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；單向壓縮分層總和法是一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)性方法。4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法（a a）基底壓力為線性分布）基底壓力為線性分布 （b b）附加

20、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)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）將地基分成若干層，認(rèn)為整個(gè)地基的最終沉降量為將地基分成若干層，認(rèn)為整個(gè)地基的最終沉降量為各層沉降量之和各層沉降量之和：（f）根據(jù)荷載和地基條件進(jìn)行修正）根據(jù)荷載和地基條件進(jìn)行修正 iSSd地面地面基底基底P 652、計(jì)算步驟、計(jì)算步驟4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法情況情況1 1不考慮地

21、基回彈的情形：不考慮地基回彈的情形：沉降量從原基底算起；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。基礎(chǔ)底面大，埋深大，施工期長。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66d地面地面基底基底2、計(jì)算步驟情況、計(jì)算步驟情況14土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層

22、總和法(a)(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)(b)基底附加壓力基底附加壓力p p0 0pp0 d p p0 0 = p - = p - d d(c)(c)確定地基中附加應(yīng)力確定地基中附加應(yīng)力 z 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)(d)確定計(jì)算深度確定計(jì)算深度z zn n 一般土層一般土層：z z=0.2 =0.2 szsz； 軟粘土層軟粘土層：z z=0.1 =0.1 szsz； 一般房屋基礎(chǔ)一般房屋基礎(chǔ)：z zn n=B(2.5-0.4lnB)=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szsz從地

23、面算起；從地面算起；z z從基底算起；從基底算起；z z是由基底附加應(yīng)力是由基底附加應(yīng)力 p-dp-d 引起的引起的672、計(jì)算步驟情況、計(jì)算步驟情況14土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法(a)(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)(b)基底附加壓力基底附加壓力p p0 0(c)(c)確定地基中附加應(yīng)力確定地基中附加應(yīng)力 z z分布分布(d)(d)確定計(jì)算深度確定計(jì)算深度z zn nd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

24、)(e)地基分層地基分層H Hi i不同土層界面不同土層界面；地下水位線地下水位線；每層厚度不宜大于每層厚度不宜大于0.4B4B或或4m4m； z 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)(g)各層沉降量疊加各層沉降量疊加 S Si i(f)(f)計(jì)算每層沉降量計(jì)算每層沉降量S Si isziziHi68d地面地面基底基底2、計(jì)算步驟情況、計(jì)算步驟情況24土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法(a)(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)(b)計(jì)算開挖后計(jì)算

25、開挖后地基中自重應(yīng)力分布地基中自重應(yīng)力分布(c)(c)確定地基中附加應(yīng)力確定地基中附加應(yīng)力 z z分布分布f( d,z) s sz zs sz z z zf f ( (p p, , z z) )pszizi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69對(duì)正常固結(jié)土地基兩種情況的比較對(duì)正常固結(jié)土地基兩種情況的比較d地面地面基底基底計(jì)算計(jì)算起點(diǎn)起點(diǎn)d地面地面基底基底計(jì)算計(jì)算起點(diǎn)起點(diǎn)S S0 0計(jì)算應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力p p1 1基底附加應(yīng)力基底附加應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力p2p2狀態(tài)變化狀態(tài)變化szsz從地面算起；從地面算起；f( d,z) s sz zs sz zppd 0p0f(p ,z) szf(p,z

26、) sz情況情況1 1情況情況2 2sz sz szz BCelg A1e2e1e sz szz0 BCelg 1e2e4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于S S0 070 ee1ie2i szip2i zi4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算3、計(jì)算公式、計(jì)算公式12z11eeeSHHH1e1e ii2i1iizii1i1iaaS(pp )HH1e1e ziiziiisiiHHSEE （a a）用）用e-e- 曲線計(jì)算曲線計(jì)算二、地基

27、最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法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 sziziHi714土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算3、計(jì)算公式、計(jì)算公式iii2i1iizii1i1iaaS(pp )HH1e1e （a a）用）用e-e- 曲線計(jì)算曲線計(jì)算iii1iaSA1e 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法i0iii 1i 1Ap (zz) Ai規(guī)范法規(guī)范法0zi0z(i-1)附加應(yīng)力附加應(yīng)力p0zi-1zii 平均附加應(yīng)力系數(shù)平均附加應(yīng)力系數(shù)( (教材表教材表4

28、44 4，講義附表講義附表4 41 1) )72正常固結(jié)土正常固結(jié)土1iszip sziziiCi2i1iCiszieClg ppClg （b b）用）用e-lge-lg 曲線計(jì)算曲線計(jì)算4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法3、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 sziziHi1ie2ieBCelg 1ip2ip2iszizip sziziiiiiCi1i1iszieHSHClg1e1e 732ipiii2iiiei1i1i

29、1ip:eHpSHClg1e1ep 2ipipiii2iieiCi1i1i1ipip:HHpSClgClg1ep1e 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法3、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 sziziHiBCelg pipiA1ie2ie1ip2ip超固結(jié)土超固結(jié)土1iszip （b b）用）用e-lge-lg 曲線計(jì)算曲線計(jì)算2iszizip 74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)算條件條件原地基為正常固結(jié)

30、土，已知原地基為正常固結(jié)土，已知e-lge-lg 曲線曲線基底面積大，埋深大，施工期長基底面積大，埋深大，施工期長回彈后正常固結(jié)土變?yōu)槌探Y(jié)土回彈后正常固結(jié)土變?yōu)槌探Y(jié)土沉降量從回彈后的基底算起沉降量從回彈后的基底算起第第i層地基：層地基：沉降量沉降量Si = 再壓縮沉降量再壓縮沉降量 S1i + 壓縮沉降量壓縮沉降量S2i4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法3、計(jì)算公式、計(jì)算公式用相應(yīng)于超固結(jié)土的公式計(jì)算：用相應(yīng)于超固結(jié)土的公式計(jì)算：d地面地面基底基底pszizi自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加

31、應(yīng)力754土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法3、計(jì)算公式、計(jì)算公式szi szi szizi BCelg A1ie2ied地面地面基底基底pszizi自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力szi1ii1iiei1i1iszieHSHClg1e1e szizi2ii2iici1i1iszieHSHClg1e1e szisziziii1i2ieici1iszisziHSSSC lgC lg1e 76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 S

32、 偏大偏大; ;側(cè)限壓縮假定使計(jì)算值偏小；側(cè)限壓縮假定使計(jì)算值偏?。?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 S偏小偏小, s1 硬粘土硬粘土 S偏大偏大, s1sSS沉降經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)沉降經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法4、結(jié)果修正、結(jié)果修正n基底壓力線性分布基底壓力線性分布n彈性附加應(yīng)力計(jì)算彈性附加應(yīng)力計(jì)算n單向壓縮單向壓縮n只計(jì)主固結(jié)沉降只計(jì)主固結(jié)沉降n原狀土現(xiàn)場取樣的擾動(dòng)原狀土現(xiàn)場取樣的擾動(dòng)n參數(shù)為常數(shù)參數(shù)為常數(shù)n按中點(diǎn)下附加應(yīng)力計(jì)算按中點(diǎn)下附加

33、應(yīng)力計(jì)算77sSS 基底附加應(yīng)力基底附加應(yīng)力2.54.07.015.020.0 p0 fk0.40.2 p0 0.75 fk1.11.0表表4-6 4-6 沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù) s ssE (MPa)4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法4、結(jié)果修正、結(jié)果修正isisiAEAE i0iii 1i 1Ap (zz) 0zi0z(i-1)Ai附加應(yīng)力附加應(yīng)力p0 s s=1.4-0.2, =1.4-0.2, (1)(1)與土質(zhì)軟硬有關(guān)與土質(zhì)軟硬有關(guān),

34、 ,(2)(2)與基底附加應(yīng)力與基底附加應(yīng)力p p0 0/f/fk k的的大小有關(guān)大小有關(guān)f fk k：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值78要點(diǎn)小結(jié)： 準(zhǔn)備資準(zhǔn)備資料料 應(yīng)力分應(yīng)力分布布 沉降計(jì)沉降計(jì)算算建筑基礎(chǔ)（形狀、大小、重量、埋深）建筑基礎(chǔ)（形狀、大小、重量、埋深）地基各土層的壓縮曲線地基各土層的壓縮曲線 原狀土壓縮曲線原狀土壓縮曲線計(jì)算斷面和計(jì)算點(diǎn)計(jì)算斷面和計(jì)算點(diǎn)確定計(jì)算深度確定計(jì)算深度確定分層界面確定分層界面計(jì)算各土層的計(jì)算各土層的 sziszi， zizi計(jì)算各層沉降量計(jì)算各層沉降量地基總沉降量地基總沉降量自重應(yīng)力自重應(yīng)力基底壓力基底壓力基底附加應(yīng)力基底附加應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力

35、結(jié)果修結(jié)果修正正sSS4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法79三三. . 地基沉降計(jì)算的若干問題地基沉降計(jì)算的若干問題4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算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801 1、粘土地基的沉降量計(jì)算、粘土地基的沉降量計(jì)算三三. . 地基沉降計(jì)算的若干問題地基沉降計(jì)算的若干問題4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.

36、3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算自學(xué)詳見詳見講義講義P27-31教材教材P136-1432 2、砂性土地基的沉降計(jì)算、砂性土地基的沉降計(jì)算砂性土地基的沉降速率比較快，大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。期沉降量一般不會(huì)很大。813 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)算多層地基；可計(jì)算多層地基；可計(jì)算不同形狀基礎(chǔ)、不同分布的基底壓力；可計(jì)算不同形狀基礎(chǔ)、不同分布的基底壓力；參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定方法簡單；參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定方法簡單；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

37、正。（1 1）基本假定：基本假定：（2 2）優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)：三三. . 地基沉降計(jì)算的若干問題地基沉降計(jì)算的若干問題4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算較多較多誤差比較大誤差比較大（3 3）精度：精度：歐美歐美 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（4）e- 曲線與曲線與e-lg 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)場土壓縮曲線無法確定現(xiàn)場土壓縮曲線 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)算結(jié)果偏小e- e-lg 824土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.1 4.1

38、變形特性測(cè)試方法變形特性測(cè)試方法4.2 4.2 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)4.3 4.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論834土的壓縮性與地基沉降計(jì)算關(guān)西國際機(jī)場世界最大人工島http:/www.kiac.co.jp/84關(guān)西國際機(jī)場世界最大人工島19861986年：年：開工開工19901990年：年：人工島完成人工島完成19941994年：年：機(jī)場運(yùn)營機(jī)場運(yùn)營面積：面積：4370m4370m1250m1250m填筑量：填筑量6m m3 3平均厚度：平均厚度：33m33m地基：地基：15-

39、21m15-21m厚粘土厚粘土4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算85設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)沉降：設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)沉降：5.77.5 m完成時(shí)實(shí)際沉降：完成時(shí)實(shí)際沉降：8.1 m，5cm/月月(1990年年)預(yù)測(cè)主固結(jié)完成：預(yù)測(cè)主固結(jié)完成：20年后年后比設(shè)計(jì)超填：比設(shè)計(jì)超填： 3.0 m問題：沉降大且有不均勻沉降日期日期測(cè)測(cè) 點(diǎn)點(diǎn) 及及 沉沉 降降 值（值（m）123578101112151617平均平均00-12 10.69.712.8 11.7 10.6 13.0 11.6 10.3 12.7 12.59.014.1 11.701-12 10.89.913.0 11.9 10.7 13.2 11.8 10.5 12.

40、9 11.906-12 11.5 10.5 13.7 12.5 11.1 13.8 12.4 11.0 13.6 13.39.515.0 12.54土的壓縮性與地基沉降計(jì)算86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)間之間的關(guān)系：沉降與時(shí)間之間的關(guān)系：飽和土層的滲流固結(jié)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土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論St S不可壓縮層可壓縮層p874土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論一、

41、一維滲流固結(jié)理論（一、一維滲流固結(jié)理論（Terzaghi滲流固結(jié)理論）滲流固結(jié)理論）二、固結(jié)度的計(jì)算二、固結(jié)度的計(jì)算四、固結(jié)系數(shù)的測(cè)定四、固結(jié)系數(shù)的測(cè)定五、多維滲流固結(jié)理論簡介五、多維滲流固結(jié)理論簡介三、有關(guān)沉降時(shí)間的工程問題三、有關(guān)沉降時(shí)間的工程問題88 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=pp側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)一、一維滲流固結(jié)理論（一、一維滲流固結(jié)理論（TerzaghiTerzaghi滲流固結(jié)理論）滲流固結(jié)理論）4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 1 1、物理模型、物理模型2

42、 2、數(shù)學(xué)模型、數(shù)學(xué)模型 （1 1）基本假定）基本假定（2 2）基本變量）基本變量（3 3）建立方程）建立方程3 3、問題求解、問題求解固結(jié)系數(shù)固結(jié)系數(shù)時(shí)間因數(shù)時(shí)間因數(shù)（1 1）求解思路）求解思路（2 2）初始、邊界條件）初始、邊界條件（3 3）微分方程的解）微分方程的解89 1、物理模型物理模型4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算0t t0 twph pphh 0h 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滲流固結(jié)過程變形逐漸增加滲流固結(jié)過程變形逐漸增加附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓:

43、 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一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論902、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土層均勻且完全飽和；土層均勻且完全飽和；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）；荷載均布且一次施加并在固結(jié)過程中保持不變荷載均布且一次施加并在固結(jié)過程中保持不變 z z = = constconst；滲流符合達(dá)西定律且滲透系數(shù)保持

44、不變；滲流符合達(dá)西定律且滲透系數(shù)保持不變；壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a a是常數(shù)。是常數(shù)。（1 1）基本假定）基本假定（2 2）基本變量）基本變量總應(yīng)力已知總應(yīng)力已知有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布91（3 3）建立方程）建立方程微小單元（微小單元（11dz）微小時(shí)段（微小時(shí)段（dt）q q(qdz)z zdz112、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算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

45、定律表示超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布的微分方程表示超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布的微分方程超靜孔隙水壓力超靜孔隙水壓力孔隙比孔隙比超靜孔隙水壓力超靜孔隙水壓力孔隙比孔隙比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 z92（3 3）建立方程）建立方程q q(qdz)z dzz112、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算固體體積：固體體積：111Vdzconst1e 2111VeVe(dz)1e 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

46、化流出的水量2Vqqdtqqdzdtdzdttzz 11eq1etz 93（3 3）建立方程）建立方程uwhkuqAkikikzz 221wauku1etz 212wk 1euutaz q q(qdz)z dzz112、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算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土的壓縮性：土的壓縮性：zea 有效應(yīng)力原理：有效應(yīng)力原理：zzu zz(u)euaaatttt 達(dá)西定律達(dá)西定律:11eq1etz 孔隙體積的變化土骨架的體積變化孔隙

47、體積的變化土骨架的體積變化94Cv 反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散的快慢反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散的快慢固結(jié)速度；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/year，粘性土一般在，粘性土一般在 10-4 cm2/s 量級(jí)）量級(jí)）1vwk(1e )Ca 212wk 1euutaz 固結(jié)系數(shù)固結(jié)系數(shù)（3 3）建立方程）建立方程2、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算2v2uuCtz svwkEC 或或95 線性齊次拋物線型微

48、分方程式，一般可用分離變量方法求解。 給出定解條件，求解滲流固結(jié)方程，就可以解出uz,t。3、方程求解方程求解一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算（1 1）求解思路）求解思路2v2uuCtz 96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 2）邊界、初始條件）邊界、初始條件3、方程求解方程求解一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽

49、和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算z z97(3) (3) 微分方程的解微分方程的解vv2CTtH 時(shí)間因數(shù)時(shí)間因數(shù)m1，3，5，73、方程求解方程求解一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算0 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反映孔隙水壓力的消散程度固結(jié)程度固結(jié)程度v22T4m1mt ,zeH2zms

50、inm1p4u 98H單面排水時(shí)孔隙水壓力分布單面排水時(shí)孔隙水壓力分布雙面排水時(shí)孔隙水壓力分布雙面排水時(shí)孔隙水壓力分布z zz z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=u u0 0=p=pu u0 0=p=p(3) (3) 微分方程的解微分方程的解3、方程求解方程求解一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算vv2CTtH 時(shí)間因數(shù)時(shí)間因數(shù)m12vT4z,t4pzus

51、ine2H 99二、二、固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算 一點(diǎn)一點(diǎn)M： 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(yīng)力中有效應(yīng)力所占比例表征總應(yīng)力中有效應(yīng)力所占比例zt ,zt ,zU dzdzu1dzdzUzt , zH0zH0t , zt總總應(yīng)應(yīng)力力分分布布面面積積有有效效應(yīng)應(yīng)力力分分布布面面積積4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算zt , zzt , zzzzt , zu1uU z t , z t , zuH1、基本概念、基本概念M1002、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)系之間的關(guān)系t時(shí)刻：時(shí)

52、刻： SUStt 確定確定St的關(guān)鍵是確定的關(guān)鍵是確定Ut 確定確定Ut的核心問題是確定的核心問題是確定uz.t4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 SSHe1adze1adzdzUt1z1t , zzt , zt總應(yīng)力分布面積總應(yīng)力分布面積有效應(yīng)力分布面積有效應(yīng)力分布面積 SSUtt在時(shí)刻在時(shí)刻t t的沉降量與最終沉降量之比的沉降量與最終沉降量之比二、二、固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算1013. 3. 地基沉降過程計(jì)算地基沉降過程計(jì)算1) 基本計(jì)算方法基本計(jì)算方法均布荷載，單向排水情況均布荷載，單向排水情況確定地基的平均固結(jié)度確定地基的平均固結(jié)度U

53、t.)5 , 3 , 1m( ,eH2zmsinm1p4uv22T4m1mt , z ,dzdzu1UH0zH0t , zt 22vmT4t22m181U1em v2T42te81U 2vtTU4 tU0.6 vtT0.933lg 1U0.085 6 . 0Ut 3Tv 1Ut 已知已知解得解得近似近似簡化簡化圖表圖表 講義講義P35P35、教材、教材P147P147，圖，圖4-294-29，曲線，曲線 tvUfT 4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算二、二、固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算Tv反映固結(jié)程度反映固結(jié)程度1024.4 4.4 飽和土體的滲

54、流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算二、二、固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算0.00.81.00.0010.010.11時(shí)間因數(shù)時(shí)間因數(shù)固結(jié)度固結(jié)度曲線1曲線1曲線2曲線2曲線3曲線3不透水邊界不透水邊界透水邊界透水邊界滲滲流流123103（1 1） 壓縮應(yīng)力分布不同時(shí)壓縮應(yīng)力分布不同時(shí)2) 2) 常見計(jì)算常見計(jì)算條件條件1 apbp0 110 實(shí)踐背景：實(shí)踐背景：H H小，小，p p大大自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力壓縮土層底面的附加壓縮土層底面的附加應(yīng)力還不接近零應(yīng)力還不接近零情況情況2 2、3 3：解析公式（：解析公式（4

55、-594-59）和（）和（4-604-60）圖表：圖圖表：圖4-294-29情況情況4 4、5 5：疊加原理，：疊加原理，公式（公式（4-4-6161）（）（4-64-63 3）計(jì)算公式：計(jì)算公式：應(yīng)力分布：應(yīng)力分布：12534基本情況：基本情況：bapp不透水界面上作用的壓縮應(yīng)力透水界面上作用的壓縮應(yīng)力 4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3. 3. 地基沉降過程計(jì)算地基沉降過程計(jì)算二、二、固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算不透水邊界不透水邊界透水邊界透水邊界bttU1ae 1043. 3. 地基沉降過程計(jì)算地基沉降過程計(jì)算4.4 4.4 飽和土體的滲

56、流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算二、二、固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算0.00.81.00.0010.010.11時(shí)間因數(shù)時(shí)間因數(shù)固結(jié)度固結(jié)度曲線1曲線1曲線2曲線2曲線3曲線3不透水邊界不透水邊界透水邊界透水邊界滲滲流流1231052) 2) 常見計(jì)算常見計(jì)算條件條件（2 2）雙面排水時(shí)雙面排水時(shí)無論哪種情況，均按情況1計(jì)算；壓縮土層深度H取1/2值4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算二、二、固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的計(jì)算3. 3. 地基沉降過程計(jì)算地基沉降過程計(jì)算透水邊界apbp應(yīng)力分布：應(yīng)力分布：12534基本情況：基本情況：透水邊界Hvv2CTtH 1061 1、求某一時(shí)刻、求某一時(shí)刻t t的固結(jié)度與沉降量的固結(jié)度與沉降量2 2、求達(dá)到某一固結(jié)度所需要的時(shí)間、求達(dá)到某一固結(jié)度所需要的時(shí)間3 3、根據(jù)前一階段測(cè)定的沉降時(shí)間曲線，推算以后的、根據(jù)前一階段測(cè)定的沉降時(shí)間曲線，推算以后的 沉降時(shí)間關(guān)系沉降時(shí)間關(guān)系4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲