土的變形性質(zhì)和地基沉降計(jì)算（內(nèi)容豐富）

1、4 土的變形性質(zhì)與地基沉降計(jì)算 地基土層在建筑物的荷載作用下產(chǎn)生變形，建筑物基礎(chǔ)亦隨之沉降，尤其是當(dāng)荷載差異較大、或地基土層軟弱不均時(shí)，往往導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)出現(xiàn)較大的不均勻沉降、以致建筑物某些部位開裂、傾斜，甚至倒塌。為了保證建筑物的安全和正常使用，本章討論荷載作用下土體的變形，這是土力學(xué)的重要問題之一。在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，要求地基土的變形量不超過允許值。41 土的壓縮性1、基本概念2、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)3、土的載荷試驗(yàn)及變形模量4、旁壓試驗(yàn)及旁壓模量 土體壓縮量的組成 固相顆粒本身壓縮土中液相水的壓縮 土中孔隙體積的壓縮（減?。?飽和土體的孔隙體積壓縮量就等于孔隙水的排除量土的壓縮性是指土體在

2、壓力作用下體積縮小的特性一. 基本概念 土的固結(jié)過程透水性好，水易于排出壓縮穩(wěn)定很快完成透水性差，水不易排出黏性土無黏性土壓縮穩(wěn)定需要很長時(shí)間室內(nèi)試驗(yàn)原位試驗(yàn)土的固結(jié)（壓密）飽和土在壓力作用下隨土中水排出體積減小的全過程即土體壓縮全過程土的壓縮性指標(biāo)土的壓縮性高低的定量表示土的壓縮性大土的變形特性外因建筑物荷載作用。這是普遍存在的因素。地下水位大幅度下降。相當(dāng)于施加大面積荷載施工影響，基槽持力層土的結(jié)構(gòu)擾動(dòng).振動(dòng)影響，產(chǎn)生震沉。溫度變化影響，如冬季冰凍，春季融化浸水下沉，如黃土濕陷，填土下沉。地基土產(chǎn)生壓縮的原因內(nèi)因土是三相體，土體受外力引起的壓縮包括三部分:固相礦物本身壓縮，極小，物理學(xué)上有

3、意義，對(duì)建筑工程來說無意義；土中液相水的壓縮，在一般建筑工程荷載（100600）Kpa作用下，很小，可忽略不計(jì)；土中孔隙的壓縮，土中水與氣體受壓后從孔隙中擠出，使土的孔隙減小。地基土產(chǎn)生壓縮的原因土體的壓縮變形主要是由于孔隙減小引起的。上述因素中，建筑物荷載作用是主要外因，通過土中孔隙的壓縮這一內(nèi)因發(fā)生實(shí)際效果。 土的壓縮變形的快慢與土的滲透性有關(guān)。在荷載作用下，透水性大的飽和無粘性土，其壓縮過程短，建筑物施工完畢時(shí)，可認(rèn)為其壓縮變形已基本完成；而透水性小的飽和粘性土，其壓縮過程所需時(shí)間長，十幾年、甚至幾十年壓縮變形才穩(wěn)定。如意大利的比薩斜塔，始建于1173年，至今地基土仍繼續(xù)變形，成為世界矚

4、目的地基處理大難題。 研究土壓縮性的意義從工程意義上來說，地基沉降有均勻沉降和不均勻沉降之分。當(dāng)建筑物基礎(chǔ)均勻下沉?xí)r，從結(jié)構(gòu)安全的角度來看，不致有什么影響，但過大的沉降將會(huì)嚴(yán)重影響建筑物的使用與美觀,如造成設(shè)備管道排水倒流，甚至斷裂等；當(dāng)建筑物基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降時(shí)，建筑物可能發(fā)生裂縫、扭曲和傾斜，影響使用和安全，嚴(yán)重時(shí)甚至使建筑物倒塌。因此，在不均勻或軟弱地基上修建建筑物時(shí)，必須考慮土的壓縮性和地基變形等方面的問題。研究土壓縮性的意義對(duì)于道路和橋梁工程，一般來說，均勻沉降對(duì)路橋工程的上部結(jié)構(gòu)危害也較小，但過量的均勻沉降也會(huì)導(dǎo)致路面標(biāo)高降低、橋下凈空的減少而影響正常使用；不均勻沉降則會(huì)造成路堤開

5、裂、路面不平，對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)橋梁產(chǎn)生較大附加應(yīng)力等工程問題，甚至影響其正常和安全使用。因此，為了確保路橋工程的安全和正常使用，既需要確定地基土的最終沉降量，也需要了解和估計(jì)沉降量隨時(shí)間的發(fā)展及其趨于穩(wěn)定的可能性。在工程設(shè)計(jì)和施工中，如能事先預(yù)估并妥善考慮地基的變形而加以控制或利用，是可以防止地基變形所帶來的不利影響的。如某高爐，地基上層是可壓縮土層，下層為傾斜巖層，在基礎(chǔ)底面積范圍內(nèi)，土層厚薄不均，在修建時(shí)有意使高爐向土層薄的一側(cè)傾斜，建成后由于土層較厚的一側(cè)產(chǎn)生較大的變形，結(jié)果使高爐恰好恢復(fù)其豎向位置，保證了安全生產(chǎn)，節(jié)約了投資。41 土的壓縮性1、基本概念2、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)3、土的載荷

6、試驗(yàn)及變形模量4、旁壓試驗(yàn)及旁壓模量 固結(jié)試驗(yàn)測定土的壓縮性指標(biāo)的室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)，稱固結(jié)試驗(yàn)或側(cè)限壓縮試驗(yàn)。 土的壓縮系數(shù) 壓縮模量 土的壓縮指數(shù) 二 壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo) 固結(jié)試驗(yàn)可測得的土的壓縮性指標(biāo) 關(guān)于曖昧的句子短語1、人生是一場無休、無歇、無情的戰(zhàn)斗，凡是要做個(gè)夠得上稱為人的人，都得時(shí)時(shí)刻刻向無形的敵人作戰(zhàn)。本能中那些致人死命的力量，亂人心意的欲望，曖昧的念頭，使你墮落使你自行毀滅的念頭，都是這一類的頑敵。羅曼羅蘭2、曖昧不是超過友情，離愛情還差一點(diǎn)。曖昧甚至是不認(rèn)識(shí)的人，哪來什么友情，不過是玩的心理游戲罷了，對(duì)你好時(shí)，盡情享受；對(duì)你冷漠時(shí)，沒理由責(zé)怪抱怨3、如果真有那種一拍即合的

7、愛情就好了不需要曖昧的你來我往不需要花太多時(shí)間去培養(yǎng)我已經(jīng)沒有力氣去玩猜測的游戲因?yàn)槲遗聲?huì)受傷害我們想要的大概就是那種你看一眼就知道是這個(gè)人沒錯(cuò)了4、我聽見了你的心聲你是迷路的孩子即使能拯救朋友和壞蛋真正的自己還一無所知裝作若無其事而變的曖昧不清所以才顯的那么黯淡無光PEACH-PIT守護(hù)甜心5、所以溫暖卻曖昧，所以似是而非。李宗盛6、大部分事情是你有點(diǎn)想做但又不完全想做，于是和這件事情曖昧了半天，終究沒做。飛機(jī)的壞品位7、很不甘心沒有輸了還能開心的人因?yàn)檩斄瞬挪桓市牡也徽J(rèn)為輸了受傷就是終結(jié)只要心理堅(jiān)信下次絕不會(huì)輸而拼命努力的話傷痕越多只會(huì)讓自壓縮試驗(yàn)(1)試驗(yàn)儀器 側(cè)限壓縮儀（亦稱固結(jié)儀）

8、(2)試驗(yàn)方法：側(cè)限壓縮試驗(yàn)、用環(huán)刀切取原狀土樣，用天平稱質(zhì)量。、將土樣依次裝入側(cè)限壓縮儀的容器，土樣上下各墊一塊 透水石，以便土樣受壓后水能自由排出。土樣在豎直壓 力作用下，由于環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向壓 縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形。、加上杠桿，分級(jí)施加豎向壓力pi。一般工程壓力等級(jí)可 為50、100、200、300、400kPa。、用測微計(jì)（百分表）測記每級(jí)壓力穩(wěn)定后的讀數(shù)。、計(jì)算每級(jí)壓力穩(wěn)定后對(duì)應(yīng)的孔隙比ei。 試驗(yàn)步驟百分表加壓上蓋試樣透水石護(hù)環(huán)環(huán)刀壓縮容器P1s1e1e0pte stP2s2e2P3s3e3 試驗(yàn)結(jié)果圖4-2 土的壓縮曲線土的孔隙比與所受壓應(yīng)力的關(guān)系曲線 壓縮曲線壓縮

9、性曲線的形狀與土樣的成分、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)及受力歷史等有關(guān)。壓縮性不同的土，其e-p曲線的形狀不同。曲線愈陡，說明壓力增加時(shí)孔隙比減小得多，土易變形，壓縮性愈高。試驗(yàn)結(jié)果（孔隙比）的推導(dǎo)利用土粒體積不變和土樣的橫截面積不變這兩個(gè)條件 受壓前： 受壓后： 壓縮性指標(biāo)壓縮系數(shù)是表征土壓縮性大小的主要指標(biāo)1.壓縮系數(shù)壓縮系數(shù) 常用作比較土的壓縮性大小壓縮系數(shù)：01002003000.60.70.80.91.0epep(kPa)2.壓縮指數(shù)粘性土的Cc值一般在0.11.0之間低壓縮性土；中壓縮性土高壓縮性土。3. 壓縮模量（側(cè)限壓縮模量）壓縮模量指土在側(cè)限壓縮條件下豎向附加壓應(yīng)力與應(yīng)變增量之比，單位為MPa

10、。壓縮模量（側(cè)限壓縮模量）根據(jù)壓縮模量ES評(píng)價(jià)土的壓縮性 ES4MPa 高壓縮性土 4MPa ES15MPa 低壓縮性土土的回彈曲線例如基坑開挖引起的坑底回彈！若接著重新逐級(jí)加壓，則可測得土樣在各級(jí)荷載作用下再壓縮穩(wěn)定后的土樣高度，換算成孔隙比后可繪制出再壓縮曲線，如上圖中的cdf曲線?？梢园l(fā)現(xiàn)，再壓縮曲線的df段是ab段的延續(xù)，但再壓縮曲線與回彈曲線不重合，也不通過原卸載點(diǎn)b。對(duì)于半對(duì)數(shù)直角坐標(biāo)系的e-lgp曲線，如上圖所示。卸載曲線和再壓縮曲線的平均斜率（圖中虛線的斜率）稱為回彈指數(shù)或再壓縮指數(shù)，用Ce表示。一般情況下，Ce =(0.10.2)Cc。41 土的壓縮性1、基本概念2、壓縮試驗(yàn)

11、及壓縮性指標(biāo)3、土的載荷試驗(yàn)及變形模量4、旁壓試驗(yàn)及旁壓模量土的載荷試驗(yàn) 土的壓縮性指標(biāo)除從室內(nèi)壓縮試驗(yàn)得到外，也可通過現(xiàn)場原位測試得到。 如在淺層土中進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)可以得到變形模量； 在現(xiàn)場進(jìn)行旁壓試驗(yàn)或觸探試驗(yàn)都可以間接確定土的模量。原位測試原位測試（In-Situ Testing ）：在巖土體原有的位置上，在保持巖土的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)條件下測定巖土性質(zhì)稱為原位測試。土體原位測試：一般指的是在工程地質(zhì)勘察現(xiàn)場，在不擾動(dòng)或基本不擾動(dòng)土層的情況下對(duì)土層進(jìn)行測試，以獲得所測土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及劃分土層一種土工勘察技術(shù)。土的壓縮性原位測試 原位測試方法適用于：地基土為粉、細(xì)

12、砂、軟土，取原狀土樣困難。國家一級(jí)工程、規(guī)模大或建筑物對(duì)沉降有嚴(yán)格要求的工程。 原位測試方法包括：載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等土的載荷試驗(yàn)及變形模量載荷試驗(yàn)變形模量指土在無側(cè)限條件下附加壓應(yīng)力與壓縮應(yīng)變之比。 載荷試驗(yàn)示意圖反壓重物反力梁千斤頂基準(zhǔn)梁荷載板百分表變形模量E0、壓縮模量Es的關(guān)系x=y=K0z變形模量壓縮模量無側(cè)限條件完全側(cè)限條件換算關(guān)系表4-1 K0、的參考值變形模量E0、壓縮模量Es的關(guān)系 此公式僅代表二者的理論關(guān)系，實(shí)際上在測試的過程中有很多影響因素，結(jié)果不準(zhǔn)確反應(yīng)二者的實(shí)際關(guān)系。 如壓縮試驗(yàn)的土樣是攏動(dòng)土；試驗(yàn)的加荷速率、穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)都不一樣等。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)測值與理論計(jì)

13、算值可能相差幾倍。一般土愈硬則倍數(shù)相差愈大，而軟土的則比較接近。41 土的壓縮性1、基本概念2、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)3、土的載荷試驗(yàn)及變形模量4、旁壓試驗(yàn)及旁壓模量4、旁壓試驗(yàn)及旁壓模量 旁壓測試（PMT: pressure meter test）是利用鉆孔做的原位橫向載荷試驗(yàn)，是工程勘察中的一種常用原位測試技術(shù)。 該法適用于原位測試粘性土、粉土、砂土、軟質(zhì)巖石和風(fēng)化，能進(jìn)行深層土的原位測試，可達(dá)20m以上。源于德國，盛于法國，我國起于1962年。測試原理：通過旁壓器在豎直的孔內(nèi)加壓，使旁壓膜膨脹，并由旁壓膜將壓力傳給周圍土體，使土體產(chǎn)生變形直至破壞，并通過量測裝置測出施加的壓力和土體變形之間

14、的關(guān)系，然后繪制應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。根據(jù)這種關(guān)系對(duì)孔周所測土體的承載力、變形性質(zhì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。優(yōu)點(diǎn)：可在不同深度上進(jìn)行測試，所求基本承載力精度高。缺點(diǎn)：受成孔質(zhì)量影響大，在軟土中測試精度不高。4、旁壓試驗(yàn)及旁壓模量旁壓測試的儀器設(shè)備分為兩類：預(yù)鉆式旁壓儀自鉆式旁壓儀預(yù)鉆式旁壓儀由4部分組成1.旁壓器2.壓力和體積控制箱3.管路系統(tǒng)4.成孔工具等旁壓器是旁壓儀中的最重要部件，由圓形金屬骨架和包在其外的橡皮膜組成。分為三個(gè)腔中間為主腔（測試腔）上、下為護(hù)腔4 土的變形性質(zhì)與地基沉降計(jì)算41 土的壓縮性 42 地基最終沉降量計(jì)算 43 應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響 44 地基變形與時(shí)間的關(guān)系 45 地基沉降

15、計(jì)算有關(guān)問題綜述42 地基最終沉降量計(jì)算地基變形在其表面形成的垂直變形量稱為建筑物的沉降量。在外荷載作用下地基土層被壓縮達(dá)到穩(wěn)定時(shí)基礎(chǔ)底面的沉降量稱為地基最終沉降量。單向分層總和法規(guī)范法彈性力學(xué)法單向分層總和法計(jì)算建筑物基礎(chǔ)中心下的地基變形量，假設(shè)這時(shí)土層只在垂直方向發(fā)生壓縮變形，而不發(fā)生側(cè)向變形，屬于一維壓縮問題。因而在求得地基中的垂直應(yīng)力后，可利用室內(nèi)壓縮試驗(yàn)曲線成果，計(jì)算地基變形量。分層總和法就是采用土層一維壓縮變形量的基本計(jì)算公式，利用室內(nèi)壓縮曲線成果，分別計(jì)算基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中各分土層的壓縮變形量，最后將各分土層的壓縮變形量總和起來。單向分層總和法基本假設(shè) 地基是均質(zhì)、各向同性的半無

16、限線性變形體，可按彈性理論計(jì)算土中應(yīng)力。 在壓力作用下，地基土不產(chǎn)生側(cè)向變形，可采用側(cè)限條件下的壓縮性指標(biāo)。采用基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力計(jì)算地基的變形量。計(jì)算原理 S 1- 1121=+=niiSHeeeS地基總變形量計(jì)算步驟劃分土層 各天然土層界面和地下水位必須作為分層界面；各分層厚度必須滿足 Hi0.4B計(jì)算基底附加壓力 p0 = p - D計(jì)算各分層界面的sz和 z；繪制應(yīng)力分布曲線確定壓縮層厚度滿足z=0.2sz的深度點(diǎn)可作為壓縮層的下限對(duì)于軟土則應(yīng)滿足z=0.1sz計(jì)算各分層加載前后的平均垂直應(yīng)力 p1=sz ； p2=sz+z按各分層的p1和p2在e-p曲線上查取相應(yīng)的孔隙比或確定a

17、、Es 等其它壓縮性指標(biāo)根據(jù)不同的壓縮性指標(biāo)，選用公式計(jì)算各分層的沉降量按公式計(jì)算總沉降量詳見例3.2、3.3分層總和法公式建筑沉降觀測與計(jì)算結(jié)果對(duì)比堅(jiān)硬地基，分層總和法計(jì)算的沉降量比實(shí)測值顯著偏大軟弱地基，計(jì)算值比實(shí)測值顯著偏小原因：分層總和法的假定條件與實(shí)際不符取土樣與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)上的影響沒考慮地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用-經(jīng)統(tǒng)計(jì)引入沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)s-規(guī)范推薦法規(guī)范法 與傳統(tǒng)的分層總和法相同之處：也采用單向壓縮條件下的壓縮性指標(biāo); 與傳統(tǒng)的分層總和法不同之處：1.不按0.4b分層,基本上每天然土層就當(dāng)作一層來計(jì)算,省去了分層總和法中壓縮性指標(biāo)隨深度變化的麻煩.2.采用平均附加應(yīng)力系數(shù),使煩瑣

18、的計(jì)算表格化,簡單化.3.規(guī)定了地基沉降計(jì)算深度的標(biāo)準(zhǔn)，考慮了基礎(chǔ)大小這一因素，比應(yīng)力比法更為合理；2、規(guī)范法推導(dǎo)(應(yīng)力面積法):平均附加應(yīng)力系數(shù)，按l/b、z/b查表。計(jì)算原理為了提高計(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：地基沉降計(jì)算深度(壓縮層厚度)：地基沉降計(jì)算深度，即壓縮層下限的確定，分以下情況（1）無相鄰荷載的基礎(chǔ)中點(diǎn)下，可按下式估算，即 Zn=b(2.5-0.4ln b) （2）存在相鄰荷載影響時(shí)，應(yīng)滿足下式要求，即 sx0.025s 式中:sx在計(jì)算深度處，向上取計(jì)算厚度為的薄土層的壓縮量； s地基沉降理論計(jì)算值。 （3）計(jì)算方法及步驟 1) 按比例尺繪出地基剖面圖

19、和基礎(chǔ)剖面圖。 2) 計(jì)算基底的附加應(yīng)力。 3) 列表計(jì)算分層的壓縮量 4) 確定地基壓縮層厚度。 5) 計(jì)算 ,查表確定經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù) 6) 計(jì)算最終沉降量。某矩形基礎(chǔ)及地質(zhì)資料如圖所示,試用規(guī)范法計(jì)算地基的沉降量。( ) 解：(1)求基底壓力和基底附加壓力基底平均壓力 基底附加應(yīng)力 (2) 確定基礎(chǔ)地基受壓層計(jì)算深度因?yàn)?，在之間,所以說明計(jì)算的壓縮層底部位于基巖層中，固按照天然土層面分層計(jì)算到基巖層頂部即可； (3)沉降計(jì)算(說明:角點(diǎn)法計(jì)算平均附加應(yīng)力影響系數(shù)時(shí),按 ,查,表格中所計(jì)算的,基礎(chǔ)底面中心為1號(hào)點(diǎn),向下在土層分界面為2、3號(hào)點(diǎn))沉降計(jì)算見下表： 因?yàn)槌两到?jīng)驗(yàn)系數(shù)所以最終沉降量為

20、。 彈性理論計(jì)算方法 將地基視為半無限各向同性彈性體，根據(jù)彈性理論可得到沉降計(jì)算公式。 沉降計(jì)算一般積分式： 根據(jù)廣義虎克定律, 半無限彈性體內(nèi)任一點(diǎn)A（x, y, z）處的豎向應(yīng)變可表為： 式中 E土體變形模量； 土體泊松比。 集中荷載作用下地基任一點(diǎn)沉降 在集中力P作用下，上式中點(diǎn)A處的附加應(yīng)力 ， 和 可采用布辛涅斯克解，則可得到A點(diǎn)的沉降： 對(duì)于任意（面）荷載(假定為柔性荷載)，地基沉降可由上兩式按迭加原理積分求得，如同計(jì)算附加應(yīng)力。 下面將介紹圓形、矩形均布荷載下地基沉降計(jì)算式。 地面上某點(diǎn)（x，y，0）處的沉降為： 在半無限彈性體上作用有均布柔性圓形荷載，荷載密度為p，荷載作用區(qū)半

21、徑為b，直徑為B=2b。類似前面分析，可以通過積分得到地基中土體豎向位移表達(dá)式為： 式中：I1和I2沉降影響數(shù)，與z/r 值和 z/b 值有關(guān)， 。 圓形均布荷載作用下 地基中豎向應(yīng)變 當(dāng)z=0時(shí)，均布柔性圓形荷載作用下地面沉降為：圓形荷載軸線處土體豎向位移 均布柔性矩形荷載密度為p，荷載作用面積LB。在該荷載作用下，荷載作用面（z=0）角點(diǎn)處沉降表達(dá)式為： 荷載作用面中心處沉降采用迭加法，由角點(diǎn)處沉降計(jì)算式得到，即： 可見，矩形荷載中心處沉降為角點(diǎn)處沉降的2倍。 荷載作用面平均沉降為： 矩形荷載 有限厚度彈性土層上作用有柔性荷載時(shí)其沉降可采用下述方法計(jì)算。設(shè)有限厚度彈性土層厚度為H，下臥層為

22、不可壓縮層，則地面沉降可近似采用下式計(jì)算： 式中 sz=0 半無限空間彈性體 z=0處的沉降； sz=H 半無限空間彈性體 z=H處的豎向位移。有限厚度彈性地基 采用彈性理論計(jì)算式計(jì)算沉降有一定的應(yīng)用范圍，主要應(yīng)用于砂土地基沉降的計(jì)算，飽和軟粘土地基初始沉降的計(jì)算，有時(shí)也應(yīng)用于排水條件下固結(jié)沉降的計(jì)算。有限厚度彈性土層4 土的變形性質(zhì)與地基沉降計(jì)算41 土的壓縮性 42 地基最終沉降量計(jì)算 43 應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響 44 地基變形與時(shí)間的關(guān)系 45 地基沉降計(jì)算有關(guān)問題綜述43 應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響1、天然土層應(yīng)力歷史2、先期固結(jié)壓力pc的確定3、考慮應(yīng)力歷史影響的地基最終沉降計(jì)算1

23、、天然土層應(yīng)力歷史應(yīng)力歷史是指土在形成的地質(zhì)年代中經(jīng)受應(yīng)力變化情況。粘性土在形成過程及存在過程中所受的地質(zhì)作用和應(yīng)力變化不同，所產(chǎn)生的壓密過程及固結(jié)狀態(tài)亦不同。固結(jié)是指土體在建筑物荷重或自重壓力及其它應(yīng)力作用下，其變形隨時(shí)間發(fā)展至完全穩(wěn)定的全過程。因此固結(jié)是時(shí)間的函數(shù)。前期固結(jié)壓力(p)是指土層在地質(zhì)歷史上曾經(jīng)受過的最大有效固結(jié)壓力。超固結(jié)比（over consolidation ratio)OCR=1 正常固結(jié)土 OCR1 超固結(jié)土 OCR1 欠固結(jié)土 43 應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響1、天然土層應(yīng)力歷史2、先期固結(jié)壓力pc的確定3、考慮應(yīng)力歷史影響的地基最終沉降計(jì)算（1）從e-logp曲線上

24、找出曲率半徑最小的一點(diǎn)A，過A點(diǎn)作水平線A1和A2；（2）作 1A2的平分線A3，與e-logp曲線中直線段的延長線相交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p 。2、先期固結(jié)壓力pc的確定卡薩格蘭德方法eABCDmrmin123p43 應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響1、天然土層應(yīng)力歷史2、先期固結(jié)壓力pc的確定3、考慮應(yīng)力歷史影響的地基最終沉降計(jì)算（1）先作b點(diǎn)（2）再作c點(diǎn)（3）然后作bc直線 （原始?jí)嚎s曲線）3、考慮應(yīng)力歷史影響的地基最終沉降計(jì)算原始?jí)嚎s曲線是指室內(nèi)壓縮試驗(yàn)elogp曲線鏡修正后得出的符合現(xiàn)場原始土體孔隙比與有效應(yīng)力的關(guān)系曲線。正常固結(jié)土（p1=pc）（1）先作b1點(diǎn)

25、（2）過b1點(diǎn)作一直線（3）再作c點(diǎn)（4）然后作bc直線 (原始?jí)嚎s曲線）超固結(jié)土（p10時(shí)： z=0, u=0 z=H, uz初始條件利用分離變量法得 時(shí)間因數(shù)：這里，m1，3，5該級(jí)數(shù)收斂很快，實(shí)用中常取m=1得超靜孔壓U 以上解是單面排水情況下得到的，但也適用于雙面排水情況。對(duì)于雙面排水情況，只需在式中將H代以H / 2即可。 為統(tǒng)一起見，以后稱H為土層的最大豎向排水距離，并記土層厚度為Hs。則對(duì)單面排水，H=Hs；對(duì)于雙面排水，H=Hs/2。 H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zz排水面不透水層排水面排水面滲流滲流滲流Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=

26、Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=u0=pu0=p時(shí)間因數(shù)m1，3，5，7HH3. 太沙基一維固結(jié)解平均固結(jié)度 平均固結(jié)度通常定義為： 式中 U = 地基平均固結(jié)度；Sct = 地基某時(shí)刻的（固結(jié)）沉降； Sc = 最終沉降（t = ）。 由主固結(jié)終了時(shí)有效應(yīng)力等于總應(yīng)力（即 ），以及彈性力學(xué)應(yīng)變和變形之間的關(guān)系式可得：經(jīng)過一系列的代換即得平均固結(jié)度的計(jì)算式： 當(dāng)U60可用下式替代上式： Pu0u 當(dāng)U30，則可僅取首項(xiàng)（m = 1）計(jì)算，即：可以看出：(1) 固結(jié)度是時(shí)間因數(shù)的單值函數(shù)；(2) 滲透系數(shù)越大，固結(jié)系數(shù)也越大；(3) 時(shí)間越長，固結(jié)越充分；(4) 滲流路徑越大

27、，越難固結(jié)。4. 土的壓縮和固結(jié)規(guī)律從前述平均固結(jié)度計(jì)算式或圖可見，地基平均固結(jié)度與時(shí)間因子Tv 有單值關(guān)系。 Tv 越大，平均固結(jié)度越大。而 ，故當(dāng) t 一定，Es 和 kv 越大，H 越小，則 Tv 越大，U 越大。可見，土的壓縮性和滲透性以及土層的最大豎向排水距離（或邊界條件）是影響地基壓縮和固結(jié)的關(guān)鍵因素。壓縮性越低（Es 越大），滲透性越好（kv 越大），土層最大豎向排水距離H（或土層的厚度）越小，則地基在同一時(shí)刻所達(dá)到的固結(jié)度越大，地基固結(jié)越快。尚可見，Tv 與 H 的二次方成反比，故相對(duì)而言，土層的排水距離H對(duì)地基固結(jié)的影響最大，縮短排水距離可極大地提高地基的固結(jié)速率?；谶@一原理，當(dāng)應(yīng)用排水固結(jié)法處理軟粘土地基時(shí)常采用在地基中打設(shè)砂井等豎向排水體的方法來縮短排水距離，從而加速地基的固結(jié)和強(qiáng)度增長。求某一時(shí)刻的固結(jié)度與沉降量tTv=Cvt/H2St=SU求達(dá)到某一沉降量 (固結(jié)度)所需要時(shí)間從U查表（計(jì)算）確定TvStU= St /S例1 飽和粘土層厚2m，上下兩面均透水Cv=0.3cm2/h，均布荷載 p=60kPa，測得該土層最終沉降為3.25cm。 經(jīng)多長時(shí)間壓縮量可達(dá)1.5cm？ 這時(shí)土中最大超靜水壓為多少？ 解 土層固結(jié)度為 時(shí)間因數(shù) 按單面排水分析，取H=100cm，則 最大超靜水壓發(fā)生在土層中部