土力學(xué)第四章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算

土力學(xué)第四章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算第1頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸第2頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四(2)蘇州虎丘塔

此塔位于蘇州市虎丘公園山頂，落成于宋太祖建隆二年（公元961年），距今已有1036。全塔7層，高47.5米。平面呈八角形。青磚砌筑。

1980年時(shí)，塔身已向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔頂離中心線已達(dá)2.31米。底層塔身出現(xiàn)不少裂縫。

寶塔傾斜為地基覆蓋層相差懸殊等原因造成。第3頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四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土的特點(diǎn)（碎散、三相）沉降具有時(shí)間效應(yīng)－沉降速率第4頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四4.1土的壓縮性

自重應(yīng)力壓縮穩(wěn)定附加應(yīng)力導(dǎo)致地基土體變形體積變形形狀變形由正應(yīng)力引起，會(huì)使土的體積縮小壓密，不會(huì)導(dǎo)致土體破壞。形狀變形主要由剪應(yīng)力引起，當(dāng)剪應(yīng)力超過一定限度時(shí)，土體將產(chǎn)生剪切破壞，此時(shí)的變形將不斷發(fā)展。通常在地基中是不允許發(fā)生大范圍剪切破壞的。本章討論重點(diǎn)第5頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四4.1土的壓縮性1、土的壓縮性：地基土在壓力作用下體積減小的特性。土體積縮小包括兩個(gè)方面：土中水、氣從孔隙中排出，使孔隙體積減小；土顆粒本身、土中水及封閉在土中的氣體被壓縮，很小可忽略不計(jì)。2、固結(jié)：土體在外力作用下，壓縮隨時(shí)間增長(zhǎng)的過程稱為固結(jié)。對(duì)于透水性大的無粘性土，其壓縮過程在很短時(shí)間內(nèi)就可以完成。而透水性小的粘性土，其壓縮穩(wěn)定所需的時(shí)間要比砂土長(zhǎng)得多。第6頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四為了研究土的壓縮特性，通常需要進(jìn)行試驗(yàn)。室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)（固結(jié)試驗(yàn)）現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)（荷載試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)）4.1.2土的壓縮性試驗(yàn)與壓縮性指標(biāo)第7頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)與壓縮曲線支架加壓設(shè)備固結(jié)容器變形測(cè)量第8頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四用環(huán)刀切取扁圓柱體，一般高2厘米，面積為30cm2或50cm2,試樣連同環(huán)刀一起裝入護(hù)環(huán)內(nèi)，上下有透水石以便試樣在壓力作用下排水。在透水石頂部放一加壓上蓋，所加壓力通過加壓支架作用在上蓋，同時(shí)安裝一只百分表用來量測(cè)試樣的壓縮。由于試樣不可能產(chǎn)生側(cè)向變形而只有豎向壓縮。于是，把這種條件下的壓縮試驗(yàn)稱為單向壓縮試驗(yàn)或側(cè)限壓縮試驗(yàn)。第9頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四水槽內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水石試樣傳壓板百分表測(cè)定：軸向應(yīng)力軸向變形時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果：P1s1e1e0PtestP2s2e2P3s3e3第10頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四假定試樣土粒本身體積不變，土的壓縮僅由于孔隙體積的減小，因此土的壓縮變形常用孔隙比e的變化來表示。壓縮前壓縮后第11頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四壓力p與相應(yīng)的穩(wěn)定孔隙比的關(guān)系曲線稱為壓縮曲線。第12頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四a圖：壓力與加荷歷時(shí)關(guān)系。b圖：各級(jí)壓力下，試樣孔隙比隨時(shí)間的變化過程。第13頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四(1)壓縮系數(shù)

用單位壓力增量所引起的孔隙比的改變，即壓縮曲線的割線坡度表征土的壓縮性的高低。P1——一般指地基某深度處土中豎向自重應(yīng)力；P2——地基某深度處自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和；e1——相應(yīng)于p1作用下壓縮穩(wěn)定后土的孔隙比；e2——相應(yīng)于p2作用下壓縮穩(wěn)定后土的孔隙比；第14頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四壓縮曲線不是直線，即使是同一種土，其壓縮系數(shù)也不是常量。工程上為了便于統(tǒng)一比較，習(xí)慣采用100kPa~200kPa范圍的壓縮系數(shù)來衡量土的壓縮性的高低。我國(guó)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定a1-2<0.1Mpa-1

屬低壓縮性土。0.1≤a1-2<0.5Mpa-1屬中壓縮性土。a1-2≥0.5Mpa-1

屬高壓縮性土。

(1)壓縮系數(shù)第15頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四(2)壓縮指數(shù)Cc

在較高的壓力范圍內(nèi)，壓縮曲線近似為一直線，很明顯，該直線越陡，意味著土的壓縮性越高。第16頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四低壓縮性土中壓縮性土高壓縮性土Cc<0.2Cc=0.2~0.4Cc>0.4(2)壓縮指數(shù)Cc第17頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四(3)壓縮模量Es

土在完全側(cè)限條件下豎向應(yīng)力增量p與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽康谋戎怠獕嚎s模量（側(cè)限壓縮模量），MPa。

土體在無側(cè)向變形條件下，豎直應(yīng)力與豎向應(yīng)變之比。其大小反映了土體在單向壓縮條件下對(duì)壓縮變形的抵抗能力。第18頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四低壓縮性土中壓縮性土高壓縮性土Es>15MPaEs=4~15MPaEs<4MPa(3)壓縮模量Es第19頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四回彈曲線與再壓縮曲線試樣回彈不是沿初始?jí)嚎s曲線，說明土體的變形是由可恢復(fù)的彈性變形和不可恢復(fù)的塑性變形（殘余變形）組成；回彈和再壓縮曲線比初始曲線平緩，說明在回彈和再壓縮范圍內(nèi)土的壓縮性降低；超過B點(diǎn)，再壓縮曲線趨于初始?jí)嚎s曲線的延長(zhǎng)線。第20頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四

土的壓縮性指標(biāo)，還可以通過現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試取得。例如通過載荷試驗(yàn)或旁壓試驗(yàn)所測(cè)得的地基沉降與壓力之間近似的比例關(guān)系，從而利用彈性力學(xué)公式來反算土的變形模量。（一）以載荷試驗(yàn)測(cè)定土的變形模量第21頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四載荷試驗(yàn)成果：反算變形模量：s1取比例界限p1相對(duì)應(yīng)的沉降，若無直線段，則對(duì)高壓縮性土取s1=0.02b及其對(duì)應(yīng)的p；對(duì)低壓縮性土取s1=(0.01~0.015)b及其對(duì)應(yīng)的p。第22頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四(6)變形模量E0表示土體在無側(cè)限條件下應(yīng)力應(yīng)變之比，相當(dāng)于理想彈性體的彈性模量。其大小反映了土體抵抗變形的能力，是反映土的壓縮性的重要指標(biāo)之一。第23頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四不同土類的變形模量經(jīng)驗(yàn)值第24頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四變形模量與壓縮模量之間的關(guān)系壓縮模量Es：土在完全側(cè)限條件下，豎向正應(yīng)力與相應(yīng)的變形穩(wěn)定情況下的豎向應(yīng)變的比值。變形模量E0：土在無側(cè)限條件下，豎向正應(yīng)力與相應(yīng)的變形穩(wěn)定情況下的豎向應(yīng)變的比值。第25頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四第26頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四第27頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四第28頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四4.2地基最終沉降量的計(jì)算1、地基最終沉降量2、計(jì)算的目的3、分層總和法，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦方法，彈性力學(xué)公式

地基最終沉降量是指地基土在建筑荷載作用下，不斷產(chǎn)生壓縮，直至壓縮穩(wěn)定時(shí)地基表面的沉降量。

建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)預(yù)知建筑物建成后將產(chǎn)生的最終沉降量、沉降差、傾斜及局部?jī)A斜，判斷這些地基變形值是否超出允許的范圍，以便在建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，為采取相應(yīng)的工程措施提供科學(xué)依據(jù)，保證建筑物的安全。第29頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四分層總和法的基本假定地基土是均質(zhì)、各向同性的半無限線性體；地基土在外荷載作用下，只產(chǎn)生豎向變形，側(cè)向不發(fā)生膨脹變形；采用基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力計(jì)算地基變形量。4.2.1分層總和法為了應(yīng)用第3章附加應(yīng)力計(jì)算公式和室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)指標(biāo)

分層總和法假定地基土為直線變形體，在外荷載作用下的變形只發(fā)生在有限厚度的范圍內(nèi)（即壓縮層），將壓縮層厚度內(nèi)的地基土分為若干層，分別求出各分層地基的應(yīng)力，然后用土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式求出各分層的變形量，總和起來就是地基的最終沉降量。第30頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四分層總和法簡(jiǎn)介分層總和法工程中計(jì)算地基的沉降時(shí)，在地基可能產(chǎn)生壓縮的土層深度內(nèi)，按土的特性和應(yīng)力狀態(tài)的變化將地基分為若干層，假定每一層土質(zhì)均勻且應(yīng)力沿厚度均勻分布，然后對(duì)每一土層分別計(jì)算其壓縮量，最后將各分層的壓縮量總和起來，即得地基表面的最終沉降量。多深合適呢？第31頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四分層總和法簡(jiǎn)介壓縮層（沉降計(jì)算深度）確定

工程中通常是按照附加豎向應(yīng)力與自重應(yīng)力之比確定壓縮層的厚度。

一般粘土軟粘土第32頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四分層總和法基本思想將壓縮層范圍內(nèi)的地基分層，計(jì)算每一分層的壓縮量，然后累加得總沉降量。由e~p或e~lgp曲線求得第33頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四分層總和法計(jì)算地基的最終沉降量地基分層。在分層時(shí)天然土層的交界面和地下水位應(yīng)為分層面，同時(shí)在同一分類土層中，各分層的厚度不宜過大。計(jì)算地基中土的自重應(yīng)力分布計(jì)算地基中豎向附加應(yīng)力分布按算術(shù)平均求各分層平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力求出第i層的壓縮量將每層的壓縮量累加，得到地基的總沉降量第34頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四地基分層對(duì)于水工建筑物，每層的厚度可以控制在2～4m，且Hi≤0.4b，b為基礎(chǔ)寬度。對(duì)每一分層可以認(rèn)為壓力是線性分布的。

第35頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四計(jì)算地基中土的自重應(yīng)力分布求出計(jì)算點(diǎn)垂線上各分層層面處的豎向自重應(yīng)力，并繪出它的分布曲線。第36頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四計(jì)算地基中豎向附加應(yīng)力分布求出計(jì)算點(diǎn)垂線上各分層層面處的豎向附加應(yīng)力，并繪出它的分布曲線。確定壓縮層厚度；當(dāng)基礎(chǔ)有埋置深度，應(yīng)采用基底凈壓力去計(jì)算地基中的附加應(yīng)力。第37頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力第38頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四求出第i層的壓縮量第39頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四地基的總沉降量第40頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四4.2.2建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范法計(jì)算最終沉降量第41頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四第42頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四為了提高計(jì)算準(zhǔn)確度，規(guī)范規(guī)定需將計(jì)算沉降量乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，則：第43頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四壓縮層厚度zn：第44頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四計(jì)算厚度Δz基底寬度≤21~44~88~1515~30>30Δz0.30.60.81.01.21.5第45頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在1~30m范圍內(nèi)時(shí)壓縮層厚度zn：第46頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)力歷史：土在形成的地質(zhì)年代中經(jīng)受應(yīng)力變化的情況。先（前）期固結(jié)壓力：天然土層在歷史上所受過的最大固結(jié)壓力pc。4.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響4.3.1天然土層應(yīng)力歷史

粘性土在形成及存在過程中所經(jīng)受的地質(zhì)作用和應(yīng)力變化不同，所產(chǎn)生的壓密程度及固結(jié)狀態(tài)亦不同。第47頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四超固結(jié)比OCR（OverConsolidationRatio）：先期固結(jié)壓力pc與現(xiàn)有土層自重應(yīng)力p1=γz的比值。第48頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四可能由于地面上升或河流沖刷將其上部一部分土體剝蝕；古冰川下的土層曾經(jīng)受過冰荷載（荷載強(qiáng)度pc）的壓縮。OCR>1超固結(jié)狀態(tài)

天然土層在地質(zhì)歷史上受過的固結(jié)壓力pc大于目前上覆壓力p1。第49頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四

天然土層在歷史上最大固結(jié)壓力作用下壓縮穩(wěn)定，但沉積后土層厚度無大變化，以后也沒有受到過其他荷載的繼續(xù)作用。OCR＝1正常固結(jié)狀態(tài)第50頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四土層逐漸沉積到現(xiàn)在地面，但沒有達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)；沉積后經(jīng)歷年代時(shí)間不久，其自重固結(jié)作用尚未完成，將來固結(jié)完成后如圖中虛線。OCR<1欠固結(jié)狀態(tài)新近沉積粘性土、人工填土等。第51頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四4.3.2先期固結(jié)壓力的確定elgpA132B先期固結(jié)壓力Pc．確定先期固結(jié)壓力的卡薩格蘭德經(jīng)驗(yàn)作圖法（1）從e-lgp曲線上找出曲率半徑最小的一點(diǎn)A；過點(diǎn)A作水平線A1和切線A2；（2）作∠1A2的平分線A3，與e-lgp曲線上中直線段的延長(zhǎng)線相交于B點(diǎn)；（3）B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力就是先期固結(jié)壓力Pc；Pc0第52頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四分析：（1）該法僅適用于e-lgp曲線曲率變化明顯的土層，否則rmin難以確定；（2）e-lgp曲線的曲率隨e軸坐標(biāo)比例的變化而改變，目前尚無統(tǒng)一的坐標(biāo)比例；人為因素影響很大，所得Pc值不一定可靠；（3）確定Pc時(shí)，一般還應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地的地形，地貌等形成歷史的調(diào)查資料加以判斷。第53頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四4.3.3考慮應(yīng)力歷史的地基最終沉降計(jì)算第54頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四壓縮曲線與回彈曲線天然土層應(yīng)力歷史不同處于不同的固結(jié)狀態(tài)固結(jié)狀態(tài)影響地基沉降量大小在壓縮曲線上處于不同的點(diǎn)正常固結(jié)時(shí)在a點(diǎn)超固結(jié)時(shí)在卸載回彈曲線上的b點(diǎn)欠固結(jié)時(shí)在原始?jí)嚎s曲線上的c點(diǎn)

原始?jí)嚎s曲線是針對(duì)取原狀土和制備土樣過程中，不可避免地對(duì)土樣產(chǎn)生一定的擾動(dòng)，致使室內(nèi)壓縮曲線與現(xiàn)場(chǎng)土的壓縮特性之間有差別，所以加以修正。壓縮性指標(biāo)原始?jí)嚎s曲線（e-lgp曲線）第55頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四正常固結(jié)土的原始?jí)嚎s曲線確定lgpA132B先期固結(jié)應(yīng)力Pce0eb0.42e0c原始?jí)嚎s曲線（1）作室內(nèi)e-lgp曲線，確定Pc；（2）作e0線，與Pc交于b點(diǎn)；（3）作e=0.42e0線得c點(diǎn)，連bc即為原始?jí)嚎s曲線；（4）由bc線斜率得壓縮指數(shù)Cc.Pc0第56頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四超固結(jié)土原始?jí)嚎s曲線和回彈曲線的確定A132B先期固結(jié)應(yīng)力Pcfgee00.42e0cb1bp1lgp原始?jí)嚎s曲線原始再壓縮曲線.（3）由bc線斜率得壓縮指數(shù)Cc（2）由b1b（fg）線斜率得回彈指數(shù)Ce（1）作b1b

∥fgPc0第57頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四4.3.3考慮應(yīng)力歷史影響的地基最終沉降計(jì)算利用e~lgp曲線可以推出原始?jí)嚎s曲線，從而進(jìn)行更為準(zhǔn)確的沉降計(jì)算。原始?jí)嚎s曲線可以很直觀地反應(yīng)出先期固結(jié)應(yīng)力，從而清晰地考慮地基的應(yīng)力歷史對(duì)沉降的影響。原始?jí)嚎s曲線是由直線或折線組成，通過Cc或Ce兩個(gè)壓縮性指標(biāo)即可計(jì)算，使用方便。第58頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四第59頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四e-lgp曲線法計(jì)算地基最終沉降的步驟選擇沉降計(jì)算斷面和計(jì)算點(diǎn)，確定基底壓力地基分層計(jì)算地基中各分層面的自重應(yīng)力及土層平均自重應(yīng)力計(jì)算地基中各分層面的附加應(yīng)力及土層平均附加應(yīng)力用casagrande法根據(jù)室內(nèi)壓縮曲線確定前期固結(jié)應(yīng)力，判斷土層所處的狀態(tài)；推求現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線根據(jù)土層所處的狀態(tài)，分別用不同的方法求各分層的壓縮量將各分層沉降量總和得到累加的總沉降量第60頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四要考慮不同應(yīng)力歷史對(duì)土層壓縮性的影響：判斷土層屬于正常固結(jié)土、超固結(jié)土還是欠固結(jié)土（確定土層的前期固結(jié)應(yīng)力和現(xiàn)有有效應(yīng)力）推求能夠反應(yīng)土體的真實(shí)壓縮特性的現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線(1)現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線及相關(guān)指標(biāo)第61頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四正常固結(jié)土的沉降量計(jì)算第62頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四—第i層土附加應(yīng)力平均值；—第i層土自重應(yīng)力平均值；—第i層土的初始孔隙比；—從原始?jí)嚎s曲線確定的第i層土的壓縮指數(shù)。第63頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四超固結(jié)土的沉降計(jì)算針對(duì)壓力增量的大小不同分為兩種情況第64頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)時(shí)，土的孔隙比變化由兩部分組成，即：第65頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四第66頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)時(shí),土的孔隙比變化只沿著再壓縮曲線b1b發(fā)生,其大小為:b第67頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四b則總沉降量S:n—壓縮土層中具有的分層數(shù);m—壓縮土層中具有的分層數(shù).第68頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四欠固結(jié)土的沉降計(jì)算欠固結(jié)土的沉降不僅僅包括受附加應(yīng)力所引起的沉降，而且還包括地基土在自重作用下尚未固結(jié)的那部分沉降，其孔隙比的變化可近似地按與正常固結(jié)土一樣的方法求得的原始?jí)嚎s曲線確定。對(duì)于欠固結(jié)土來說，即使沒有外荷載作用，該土層仍然會(huì)產(chǎn)生壓縮量。第69頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四第70頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四4.4地基變形與時(shí)間的關(guān)系土體在外荷作用下的壓縮過程與時(shí)間有關(guān)。工程設(shè)計(jì)中，我們不但需要預(yù)估建筑物基礎(chǔ)可能發(fā)生的最終沉降量，而且還常常需要預(yù)估建筑物基礎(chǔ)達(dá)到某一沉降量所需的時(shí)間或者預(yù)估建筑物完工后經(jīng)過一段時(shí)間可能產(chǎn)生的沉降量。主要是針對(duì)粘性土。第71頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四

滲透固結(jié)：飽和粘土在壓力作用下，孔隙水隨時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸被排出，同時(shí)孔隙體積隨之縮小，這一過程稱為飽和土的滲透固結(jié)。滲透固結(jié)時(shí)間與土的滲透性和土層厚度有關(guān)。4.4.1飽和土的滲透固結(jié)土的滲透性愈小，土層愈后，孔隙水被擠出所需的時(shí)間就愈長(zhǎng)。第72頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四飽和土的滲透固結(jié)可借助上圖所示的彈簧-活塞模型來說明彈簧表示土的顆粒骨架；圓筒內(nèi)的水表示土中的自由水；帶孔的活塞則表征土的透水性。彈簧承擔(dān)的壓力為有效應(yīng)力;圓筒中的水承擔(dān)的壓力為孔隙水壓力。靜力平衡條件：

（1）（2）（3）第73頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四（1）當(dāng)t=0時(shí)，水的側(cè)限壓縮模量遠(yuǎn)大于彈簧的彈性系數(shù)，彈簧來不及變形，基本上沒有受力，而增加的壓力必須由活塞下面的水承擔(dān)。

（1）（2）（3）第74頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四

（1）（2）（3）（2）當(dāng)t>0時(shí)，隨著荷載作用時(shí)間的遷延，受到超靜水壓力的水開始從活塞排水孔排出，活塞下降，彈簧開始承受一部分壓力，并逐漸增大；相應(yīng)孔隙水壓力減小。第75頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四

（1）（2）（3）（3）當(dāng)t趨于無窮大時(shí)，水從排水孔充分排出，超靜水壓力為零，孔隙水壓力完全消散，活塞最終下降到總應(yīng)力由彈簧承擔(dān)，飽和土的滲透固結(jié)完成。第76頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四

（1）（2）（3）結(jié)論：飽和土的滲透固結(jié)也就是孔隙水壓力逐漸消散和有效應(yīng)力相應(yīng)增長(zhǎng)的過程。第77頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四單向固結(jié)模型在某一壓力下，飽和土的固結(jié)過程就是土體中各點(diǎn)的超孔隙水應(yīng)力不斷消散、附加有效應(yīng)力相應(yīng)增加的過程，或者說是孔隙水應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)化為附加有效應(yīng)力的過程。在轉(zhuǎn)化的過程中，任一時(shí)刻任一深度上的應(yīng)力始終遵循有效應(yīng)力原理。求解地基沉降與時(shí)間關(guān)系的問題，實(shí)際上就變成求解在附加應(yīng)力作用下，地基中各點(diǎn)的超孔隙水應(yīng)力隨時(shí)間變化的問題。第78頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四4.4.2Terzaghi一維固結(jié)理論土是均質(zhì)、各向同性且飽和的。土粒和孔隙水是不可壓縮的，土的壓縮完全由孔隙體積的減小引起（壓縮曲線）。土的壓縮和固結(jié)僅在豎直方向發(fā)生?？紫端臐B流符合達(dá)西定律，土的固結(jié)快慢決定于它的滲透速度。在整個(gè)固結(jié)過程中，土的滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)視為常數(shù)。地面上作用著連續(xù)均布荷載并且是一次施加的。第79頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四Terzaghi單向固結(jié)理論第80頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四單元體的滲流條件第81頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四單元體的變形條件微單元體孔隙體積的變化率：第82頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四該式稱為一維固結(jié)微分方程，稱為固結(jié)系數(shù)。單元體的滲流連續(xù)條件第83頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四初始條件、邊界條件如下：()0,0,0,00,00,000=￡￡￥==??=>==>==￡￡=uHztzuHztuztpuHztz時(shí)無滲流不透水時(shí)時(shí)時(shí)s第84頁，共96頁，2023年，2月20日，星期四m—正奇數(shù)(1、3、5···）；e—自然對(duì)數(shù)的底；TV—豎