土力學(xué)_李廣信_(tái)變形特性和地基沉降計(jì)算 (1)

1、1 2 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=fk 4-6 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

2、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(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：?jiǎn)栴}： 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 6 Kiss 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

3、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 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(zhǎng)：長(zhǎng)高比建筑物過長(zhǎng)：長(zhǎng)高比7.6:1:1 47m 39 150 194199 175 87 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

4、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)雜條件下的計(jì)算公式復(fù)雜條件下的計(jì)算公式 簡(jiǎn)化條件簡(jiǎn)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)

5、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)？ 14 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 4.2 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 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

6、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) 16 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) 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(chǎng)原位試驗(yàn)四、現(xiàn)場(chǎng)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?/p>

7、驗(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) 18 p 主機(jī)系統(tǒng)主機(jī)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 Casagr

8、ande 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(jiǎn)單變形量測(cè)簡(jiǎn)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

9、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

10、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)B 3 土體中的應(yīng)

11、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

12、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 1 Ei 1 1 Et z z E 3 1 x z 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 25 l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，可連接孔壓傳感器， 量測(cè)剪切過程中產(chǎn)生的

13、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)B 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) 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

14、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) 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) 28 l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

15、 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

16、：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1:101:10 F 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

17、 二、側(cè)限壓縮試驗(yàn) 2、試驗(yàn)方法 P1 s1 e1 e0 P t e s t P2 s2 e2 P3 s3 e3 31 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以正常固結(jié)粘土為例 z p z )e1(e 00 1 1 Es 1 1 Ee 非線性非線性 彈塑性彈塑性 記憶性記憶性 z s z E 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） z p z )e1(e 00 4土

18、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: yx z z EE xy xyz0z 0; K 1 側(cè)限條件下側(cè)限條件下: 2 z z 2 E1 1 則則: 1 2 1 1 21 2 EEE z zz E 0.5 中中壓縮性土壓縮性土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) amvEs a1mv(1+e0)(1+e0)/Es mva/(1+e0)11/Es Es(1+e0)/a1/mv1 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 4.2 4.2

19、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 44 a (kP ) e e 4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 45 4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) 二、二、e-lge-lg 曲線曲線 a (kP , lg) 1001000 0.6 0.7 0.8 0.9 e e c e C (lg) C Cc c 1 1 1 1 C 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)（

20、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) )： ： 12 z 11 eee SHHH 1e1e 1 e 2 e A C e lg 1 p 2 p 1 e 2 e B C e lg 1 p 2 p p p p 2 eC 111p pHH SClgClg 1ep1e A p e 63 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 4.2 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 一、單一土層一維壓縮問題一、

21、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 64 1 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

22、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 i SS d 地面地面 基底基底 P 65 2、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

23、深淺，施工快。適用于基礎(chǔ)底面積小，埋深淺，施工快。 考慮地基回彈的情形：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(zhǎng)?；A(chǔ)底面大，埋深大，施工期長(zhǎng)。 情況情況2 2 d 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 66 d 地面地面 基底基底 2、計(jì)算步驟情況、計(jì)算步驟情況1 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)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

24、 (b)(b)基底附加壓力基底附加壓力p p0 0 p p0 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 sz sz； ； 軟粘土層軟粘土層：z z=0.1 =0.1 sz sz； ； 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 sz sz從地面算起； 從地面算起； z z從基

25、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 67 2、計(jì)算步驟情況、計(jì)算步驟情況1 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)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 n d 地面地面 基底基底 p p0 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

26、(e)(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 i szizi Hi 68 d 地面地面 基底基底 2、計(jì)算步驟情況、計(jì)算步驟情況2 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)計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布計(jì)算原地基中自

27、重應(yīng)力分布 (b)(b)計(jì)算開挖后計(jì)算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) ) p szizi 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 sz sz從地面算起； 從地面

28、算起； f( d,z) s sz zs sz z ppd 0 p 0 f(p ,z) sz f(p,z) sz 情況情況1 1情況情況2 2 sz sz szz B C e lg A 1 e 2 e 1 e sz szz0 B C e lg 1 e 2 e 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 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于S S0 0 70 e e1i e2i szi p2i zi 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、計(jì)算公式、計(jì)算公式 12 z 11

29、eee SHHH 1e1e i i2i1iizii 1i1i aa S(pp )HH 1e1e ziizii i sii HH S EE （a a）用）用e-e- 曲線計(jì)算曲線計(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 d 地面地面 基底基底 p p0 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 szizi Hi 71 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、計(jì)算公式、計(jì)算公式 ii i2i1iizii 1i1i aa S(pp )HH 1e1e （a a）用）用e-e- 曲線計(jì)算曲線計(jì)算 i ii 1

30、i a SA 1e 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 1 Ap (zz) Ai 規(guī)范法規(guī)范法 0zi 0z(i-1) 附加應(yīng)力附加應(yīng)力 p0 zi-1 zi i 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 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 1iszi p szizi iCi2i1iCi szi eClg 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

31、和法 3、計(jì)算公式、計(jì)算公式 d 地面地面 基底基底 p p0 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 szizi Hi 1i e 2i e B C e lg 1i p 2i p 2iszizi p sziziii iiCi 1i1iszi eH SHClg 1e1e 73 2ipi ii2i iiei 1i1i1i p: eHp SHClg 1e1ep 2ipi pi ii2i ieiCi 1i1i1ipi p: HHp SClgClg 1ep1e 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

32、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 p p0 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 szizi Hi B C e lg pi pi A 1i e 2i e 1i p 2i p 超固結(jié)土超固結(jié)土 1iszi p （b b）用）用e-lge-lg 曲線計(jì)算曲線計(jì)算 2iszizi p 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)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(zhǎng)基底面積大，埋深大，施工期長(zhǎng) 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)

33、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S2i 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 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 p szizi 自重應(yīng)力自重應(yīng)力 附加應(yīng)力附加應(yīng)力 75 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

34、分層總和法 3、計(jì)算公式、計(jì)算公式 szi szi szizi B C e lg A 1i e 2i e d 地面地面 基底基底 p szizi 自重應(yīng)力自重應(yīng)力 附加應(yīng)力附加應(yīng)力 szi1ii 1iiei 1i1iszi eH SHClg 1e1e szizi2ii 2iici 1i1iszi eH SHClg 1e1e sziszizii i1i2ieici 1isziszi H SSSC lgC lg 1e 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 偏大偏大; ; 側(cè)限壓縮假定使計(jì)算值偏??；側(cè)限壓縮假定使計(jì)算值偏小

35、； 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, s1 s SS 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(chǎng)取樣的擾動(dòng)原狀土現(xiàn)場(chǎng)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)下附加應(yīng)力計(jì)算 77 s SS 基底附加應(yīng)力

36、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 s s E (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 i si si A EA E i0iii 1i 1 Ap (zz) 0zi 0z(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

37、關(guān), , (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 szi szi， ， zi zi 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

38、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 結(jié)果修結(jié)果修 正正 s SS 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 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 80 1 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

39、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 自學(xué) 詳見詳見 講義講義P27-31 教材教材P136-143 2 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。 81 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) 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)

40、定方法簡(jiǎn)單；參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定方法簡(jiǎn)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(chǎng)土壓縮曲線無法確定現(xiàn)場(chǎng)土壓縮

41、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 82 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 4.2 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 83 4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng) 世界最大人工島 http:/www.kiac.co.jp/ 84 關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng) 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(chǎng)運(yùn)營(yíng)

42、機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng) 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：15-21m15-21m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

43、.69.712.8 11.7 10.6 13.0 11.6 10.3 12.7 12.59.014.1 11.7 01-12 10.89.913.0 11.9 10.7 13.2 11.8 10.5 12.9 11.9 06-12 11.5 10.5 13.7 12.5 11.1 13.8 12.4 11.0 13.6 13.39.515.0 12.5 4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 ？

44、 問題：?jiǎn)栴}： 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 S t S 不可壓縮層 可壓縮層 p 87 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 一、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(jiǎn)介五、多維滲流固結(jié)理論簡(jiǎn)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

45、和壓縮層 z=p p 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 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

46、.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 t w p h p p hh 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: 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 90 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

47、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

48、）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 z dz 1 1 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 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

49、巖層不透水巖層 飽和壓縮層飽和壓縮層 z z 92 （3 3）建立方程）建立方程q q (qdz) z dz z 1 1 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 固體體積：固體體積： 1 1 1 Vdzconst 1e 21 1 1 VeVe(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化流出的水量 2 Vqq dtqqdzdtdzdt tzz 1 1eq 1etz 93 （3 3）建立方程）建立方程 u w hku qAkikik z

50、z 2 2 1w auku 1etz 2 1 2 w k 1e uu taz q q (qdz) z dz z 1 1 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 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： z ea 有效應(yīng)力原理：有效應(yīng)力原理： zz u zz (u)eu aaa tttt 達(dá)西定律達(dá)西定律: 1 1eq 1etz 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 94 Cv 反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散

51、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)） 1 v w k(1e ) C a 2 1 2 w k 1e uu taz 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 2 v 2 uu C tz s v w kE C 或或 95 線性齊次拋物線型微分方程式

52、，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 2 v 2 uu C tz 96 不透水巖層不透水巖層 飽和壓縮層飽和壓縮層 z=p H p 0t t0 t z t , z u z t , z t , z u t , z z 0 z H: u=p z=0: u=0 z=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

53、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 z z 97 (3) (3) 微分方程的解微分方程的解 v v2 C Tt H 時(shí)間因數(shù)時(shí)間因數(shù) m1，3，5， 7 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 0 z H: u=p z=0: u=0 z=H: u z 0 z H: u=0 2 v 2 uu C tz 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：

54、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 v 2 2 T 4 m 1m t ,z e H2 zm sin m 1p4 u 98 H 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 H H 滲流滲流 滲流滲流滲流滲流 Tv=0 Tv=0.05 Tv=0.2 Tv=0.7 Tv= Tv=0 Tv=0.05 Tv=0.2 Tv=0.7 Tv= 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

55、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 v v 2 C Tt H 時(shí)間因數(shù)時(shí)間因數(shù) m1 2 v T 4 z,t 4pz usine 2H 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 z t ,z t ,z U dz dzu 1 dz dz U z t , z H 0 z H 0 t , z t 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

56、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 z t , z z t , zz z z t , z u 1 u U z t , z t , z u H 1、基本概念、基本概念 M 100 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)系之間的關(guān)系 t時(shí)刻：時(shí)刻： SUS tt 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.t 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 S S H e1 a dz e1 a dz dz U t 1 z 1 t , z z t , z

57、 t 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 S S U t t 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 101 3. 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Ut .)5 , 3 , 1m( ,e H2 zm sin m 1p4 u v 2 2 T 4 m 1m t , z , dz dzu 1U H 0 z H 0 t , z t 2 2 v mT 4 t22 m1 81 U1e m v 2

58、 T 4 2 t e 8 1U 2 vt TU4 t U0.6 vt T0.933lg 1U0.085 6 . 0Ut 3Tv 1Ut 已知已知 解得解得 近似近似 簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化 圖表圖表 講義講義P35P35、教材、教材P147P147，圖，圖4-294-29，曲線，曲線 tv UfT 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 102 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 0.0 0.2 0.4 0.

59、6 0.8 1.0 0.0010.010.11 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 123 103 （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 a p b p 0 110 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（4-594-59）和（）和（4-604-60） 圖表：圖圖表

60、：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： b a p p 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 bt t U1ae 104 3. 3. 地基沉降過程計(jì)算地基沉降過程計(jì)算 4.4 4.4 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和