土壓縮性和地基沉降計算

1、關(guān)于土的壓縮性和地基沉降計算1第1頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四2土的壓縮性：土在壓力作用下體積縮小的特性?；?本 概 念 當(dāng)壓力在100600kPa時，土顆粒與水的壓縮量很小，可以忽略不計。 在壓力作用下，土體壓縮的實質(zhì)是土孔隙體積的減小。土的固結(jié)土的壓縮隨時間而增長的過程。 4.1 土的壓縮性第2頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四3重要研究內(nèi)容 土體壓縮性的大小室內(nèi)壓縮試驗土的壓縮性指標(biāo)壓縮的實質(zhì)：就是孔隙中的水和空氣被擠出土體的過程。第3頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四4 4.1.1 室內(nèi)側(cè)限壓縮性試驗及壓縮性指標(biāo)1

2、.室內(nèi)側(cè)限壓縮性試驗室內(nèi)側(cè)限壓縮儀 特點：只有豎向變形，而無側(cè)向變形完全側(cè)限條件 加壓活塞剛性護環(huán)環(huán)刀底座透 水 石透 水 石荷載分級施加第4頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四5室內(nèi)壓縮試驗原理Vv0= e0VsVv1 = e1VsPVsVsH0H1S 孔隙比e0=PSe假設(shè)：土樣橫截面積為1，則加荷前土粒體積加荷后土粒體積第5頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6室內(nèi)壓縮試驗曲線eP曲線elogP曲線第6頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四7同一種土，在不同荷載等級下的壓縮性是不同的。 在相同荷載下，不同土的壓縮量或孔隙比減小程度

3、也不同，e-P曲線越陡，土越容易被壓縮。結(jié)論：e-P曲線上任意一點的斜率代表了土在對應(yīng)荷載 P 時的壓縮性大小。2. 壓縮性指標(biāo)eP曲線第7頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四8（1）壓縮系數(shù)a表示單位壓應(yīng)力引起的孔隙體積變化單位：MPa-1在壓縮曲線中以曲線上兩點連線的斜率表示壓縮系數(shù)。 (負號表示隨著壓力P 的增加 e 逐漸減小)壓縮定律：在壓力范圍不大時，孔隙比的減小值與壓力的增加值成正比。第8頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四9 為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，實用上采用e-P曲線上P1=100kPa 和 P2=200kPa 所 對 應(yīng) 的壓縮系數(shù) a1-2。用

4、 壓縮系數(shù) 評價土的壓縮性第9頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四10 根據(jù) a1-2 來評價土的壓縮性大?。寒?dāng)a1-2 0.1MPa-1時，屬低壓縮性土；當(dāng)0.1 MPa-1 a1-2 0.5 MPa-1 時，屬中等壓縮性土；當(dāng)a1-2 0.5 MPa-1時，屬高壓縮性土。用 壓縮系數(shù) 評價土的壓縮性的標(biāo)準(zhǔn)0.10.5MPa-1低中等高a1-2第10頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四11（2）壓縮指數(shù)Cce-logP曲線的后段接近為直線，其斜率Cc稱為壓縮指數(shù)。用Cc評價土的壓縮性0.20.4低中等高Cc第11頁，共95頁，2022年，5月20日，5

5、點32分，星期四12定義：土在完全側(cè)限壓縮條件下豎向附加應(yīng)力增量與相應(yīng)應(yīng)變增量之比，也稱側(cè)限壓縮模量。（單位：MPa）3.壓縮模量Es第12頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四13用Es判斷土的壓縮性常用Es（1-2）基本原則: Es越小，土的壓縮性越高。判別標(biāo)準(zhǔn)：Es 4MPa時，稱為高壓縮性土；4MPa Es 20MPa時，稱為中等壓縮性土；Es20 MPa時，稱為低壓縮性土。420MPa低中等高Cc第13頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四144.1.2 現(xiàn)場荷載試驗及變形模量E1.現(xiàn)場載荷試驗： 通過承壓板對地基土分級施加壓力P，觀測相應(yīng)的變形

6、S，根據(jù)試驗結(jié)果繪制P-s曲線，判斷土的變形特性。 加荷穩(wěn)壓裝置反力裝置觀測裝置第14頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四152.變形模量E0定義：土體在無側(cè)限條件下（即三向應(yīng)力條件下） 的應(yīng)力與應(yīng)變的比值。彈性理論解答確定方法：現(xiàn)場載荷試驗。 s1P1如果P-s沒有直線段，建議對中、高壓縮性土取S1=0.02b及其對應(yīng)荷載P1、對砂土及低壓縮性土取S1=（0.010.015）b及其對應(yīng)荷載P1代入上式計算。 第15頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四16變形模量E0與壓縮模量Es的關(guān)系土的側(cè)膨脹系數(shù)（泊松比）：無側(cè)限條件下受壓時，側(cè)向應(yīng)變與豎向應(yīng)變的比

7、值；土的側(cè)壓力系數(shù)K0：側(cè)限條件下受壓時，側(cè)向應(yīng)力與豎向應(yīng)力的比值；廣義虎克定律第16頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四17 4.2 地基最終沉降量計算 最終沉降量地基土層在上部結(jié)構(gòu)荷載作用下達到壓縮穩(wěn)定時基礎(chǔ)底面的沉降量。常用計算方法分層總和法、規(guī)范法計算原理薄壓縮層地基沉降計算需滿足的條件：（1）薄壓縮層H0.5b(b為基礎(chǔ)寬度)；（2）z近似沿深度成直線分布 。結(jié)論：一維壓縮室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗成果第17頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四184.2.1 分層總和法1.分層總和法假設(shè)：（1）基底附加壓力p0是作用在地表的局部柔性荷載，對非均質(zhì)地基，

8、由其引起的附加應(yīng)力可按均質(zhì)地基計算；（2）只考慮豎向附加應(yīng)力使土層壓縮產(chǎn)生的地基沉降； （自重應(yīng)力下的沉降已完成）（3）土層壓縮時地基土不發(fā)生側(cè)向變形，即完全側(cè)限條件，可采用側(cè) 限壓縮試驗的結(jié)果。第18頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四19將地基劃分為薄壓縮層，采用土層一維壓縮變形量的基本計算公式，分別計算基礎(chǔ)中心點下各薄層的變形量，最后求將各土層的壓縮變形量總和。2.基本原理第19頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四203. 計算步驟1）分層：將基底以下土分成若干薄層，分層原則： 天然土層界面和地下水位必須作為分層界面；各分層厚度滿足:Hi0.4B；

9、2) 計算基底中心點下各分層界面的自重應(yīng)力cz和 附加應(yīng)力z；并繪制應(yīng)力分布曲線；3）確定地基沉降計算深度Zn應(yīng)力比法滿足zn=0.2czn的深度Zn可作為壓縮層的下限對于高壓縮性土則應(yīng)滿足z=0.1 cz 在沉降計算深度范圍內(nèi)存在有基巖時，可取至基巖表面為止。第20頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四214) 計算各分層土的平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力： 5) 令 按各分層的e-p曲線由p1和p2查出相應(yīng)的孔隙比或確定a、Es等其它壓縮性指標(biāo)6）根據(jù)不同的壓縮性指標(biāo)，計算各分層的沉降量Si7）求和Si，計算總沉降量S第21頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星

10、期四22例1：某條形基礎(chǔ)寬度為2.0m，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的荷載為100kN/m，基礎(chǔ)埋置深度為1.2m，地下水位在基底以下0.6m，如圖示，地基土的室內(nèi)壓縮試驗e-p試驗數(shù)據(jù)如表所示，用分層總和法求基礎(chǔ)中點的沉降量。1.20.6粉質(zhì)粘土=18kN/m3粘土=17.6kN/m3F100kN/m第22頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四23e土的類型荷載p/kPa050100200300粘土0.6510.6250.6080.5870.570粉質(zhì)粘土0.9780.8890.8550.8090.773某地基土的室內(nèi)壓縮試驗e-p試驗數(shù)據(jù)第23頁，共95頁，2022年，5月20日

11、，5點32分，星期四24解：1）分層： 以地下水位面、粘土與粉質(zhì)粘土界面將地基分為三層，再考慮分層厚度 不超過0.4b=0.8m，則： 第一、二層厚度為0.6m，第三層粉質(zhì)粘土按0.8m分層，如圖所示。2) 計算自重應(yīng)力cz和 附加應(yīng)力z；并繪制應(yīng)力分布曲線；3）確定地基沉降計算深度Zn 一般按zn=0.2czn的深度Zn可作為壓縮層的下限； 在Z=4.4m處，zn=0.237czn； 在Z=5.2m處，zn=0.184czn； 所以沉降計算深度可取至基底以下5.2m。第24頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四2552.92.45*0.81.20.6粉質(zhì)粘土=18kN/m3

12、粘土=17.6kN/m3F100kN/m21.131.736.442.949.556.062.368.849.540.029.022.217.814.812.7第25頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四264) 計算各分層土的平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力：5) 按各分層的e-p曲線由p1和p2查出相應(yīng)的孔隙比6）根據(jù)不同的壓縮性指標(biāo)，計算各分層的沉降量Si7）求和Si，計算總沉降量S第26頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四27土層編號土層厚度hi/m平均自重應(yīng)力czi平均附加應(yīng)力ziczi+zi由czi查e1i由czi+zi查e2i(e1-e2)i/(1

13、+e1)i沉降量si/mm10.6(21.1+31.7)/2(52.9+49.5)/220.6(31.7+36.4)/2(49.5+40.0)/230.8(36.4+42.9)/2(40.0+29.0)/240.8(42.9+49.5)/2(29.0+22.2)/250.8(49.5+56.0)/2(22.2+17.8)/260.8(56.0+62.3)/2(17.8+14.8)/270.8(62.3+68.8)/2(14.8+12.7)/2地基沉降計算表第27頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四28例2：某廠房為框架結(jié)構(gòu)，柱基底面為正方形，邊長l=b=4.0，基礎(chǔ)埋置深度

14、為d=1.0m，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的荷載為F=1440kN。地基為粉質(zhì)粘土，土的天然重度=16.0kN/m3，土的天然孔隙比e=0.87。地下水位深3.4m，地下水位以上的土的飽和重度sat=18.2kN/m3。土的壓縮系數(shù) ：地下水位以上a1=0.3MPa-1，地下水位以下a2=0.25MPa-1 。計算柱基中點的沉降量。3.4sat=18.2kN/m3=16.0kN/m3d=1F=1400kN第28頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四291）分層： 以地下水位面將地基分為二層，再考慮分層厚 度不超過0.4b=1.6m，則： 地下水位以上2.4m分兩層，各1.2m，第三

15、層1.6m，第四層因附加應(yīng)力 很小，可取2.0m。如圖所示。2) 計算自重應(yīng)力cz和 附加應(yīng)力z；并繪制應(yīng)力分布曲線；3）確定地基沉降計算深度Zn 一般按zn=0.2czn的深度Zn可作為壓縮層的下限； 在Z=6.0m處，zn=0.2czn； 所以沉降計算深度可取至基底以下6.0m。解：第29頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四30zn6.0m3.4sat=18.2kN/m3=16.0kN/m31.21.21.62.0d=1F=1400kN16.035.254.483.967.594.084.057.031.616.8第30頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，

16、星期四314) 計算各分層土的平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力：5) 按各分層的e-p曲線由p1和p2查出相應(yīng)的孔隙比6）根據(jù)不同的壓縮性指標(biāo)，計算各分層的沉降量Si7）求和Si，計算總沉降量S第31頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四32土層編號土層厚度hi(m)土的壓縮系數(shù)a/MPa-1孔隙比e1平均附加應(yīng)力zi沉降量si(mm)11.20.30.9789.016.321.20.30.9770.512.931.60.250.9744.39.042.00.250.9724.26.1地基沉降計算表第32頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四33分析討論實際沉降觀

17、測與計算結(jié)果對比：堅硬地基，分層總和法計算的沉降量比實測值顯著偏大；軟弱地基，計算值比實測值顯著偏小。產(chǎn)生原因：采用基底中心點處z(偏大)；假設(shè)無側(cè)向變形；取土樣與試驗環(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。解決辦法：經(jīng)統(tǒng)計引入沉降計算經(jīng)驗系數(shù)s建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007-2011推薦法第33頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四34分層總和法雖然概念明確，但計算工作繁重，且對于高壓縮性地基與低壓縮性地基計算出的最終沉降量與實際情況有較大差異。 實際情況：(1) 大多數(shù)地基的可壓縮土層厚度，常常大于基礎(chǔ)寬度很多;(2) 實際中無限分布的均布荷載也不存在的，因

18、而z沿深度和水平方向 都是變化的；(3) 地基的變形也不是一維的?？偨Y(jié)第34頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四354.2.2 規(guī)范法（1）計算原理設(shè)各分層地基的壓縮模量Esi不隨沉降變化，則：第i層土附加應(yīng)力曲線所包圍的面積第35頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四36zzi-1zizn附加應(yīng)力系第i-1層第n層第i層A12435612126543p0p0aip0ai-1p0為了便于計算，引入平均附加應(yīng)力系數(shù)第36頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四37（2）沉降經(jīng)驗系數(shù)s堅硬地基，分層總和法計算的沉降量比實測值顯著偏大；軟弱地基，

19、計算值比實測值顯著偏小。因此引入沉降計算經(jīng)驗系數(shù)s進行修正，即第37頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四38第38頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四39（3）地基沉降計算沉降zn無相鄰荷載影響: 式中，b-基礎(chǔ)寬度，適用于1m50m范圍。當(dāng)已確定計算深度下內(nèi)仍有較軟土層，應(yīng)繼續(xù)計算。存在相鄰荷載影響:：在計算深度zn范圍內(nèi)，第i層土的沉降值：在zn處向上取厚度z土層的計算沉降量，z按規(guī)定確定，P78頁計算深度范圍內(nèi)存在基巖時，zn可取至基巖表面當(dāng)存在較厚的堅硬粘性土層，其孔隙比e0.5，壓縮模量大于50MPa，或存在較厚的密實砂卵石層，其壓縮模量大于8

20、0MPa時，zn可取至該層土表面第39頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四40分層原則天然土層面地下水位面第40頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四41項目分層總和法建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB500072002）計算步驟采用附加應(yīng)力面積系數(shù)法計算公式計算結(jié)果與實測值關(guān)系地基沉降計算深度zn計算工作量繪制土的自重應(yīng)力曲線繪制地基中的附加應(yīng)力曲線沉降計算每層厚度hi0.4b，計算工作量大如為均質(zhì)土無論厚度多大，只需一次計算，簡便兩種地基沉降方法比較第41頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四42例：某廠房為框架結(jié)構(gòu)，柱基底面為正方形，邊長l

21、=b=4.0，基礎(chǔ)埋置深度為d=1.0m，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的荷載為F=1440kN。地基為粉質(zhì)粘土，土的天然重度=16.0kN/m3，土的天然孔隙比e=0.87。地下水位深3.4m，地下水位以上的土的飽和重度sat=18.2kN/m3。土的壓縮系數(shù) ：地下水位以上a1=0.3MPa-1，地下水位以下a2=0.25MPa-1 。計算柱基中點的沉降量。sat=18.2kN/m3Es2=6.5MPa=16.0kN/m3Es1=5.5MPad=1F=1400kN2.4mO第42頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四431）確定地基沉降計算深度Zn解：2）柱基中心點沉降量S（1）基

22、底附加應(yīng)力（2）計算Z1=2.4m，Z2=2.4m界面的平均附加應(yīng)力系數(shù)第43頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四44（2）確定沉降計算深度范圍內(nèi)壓縮模量當(dāng)量值（3）沉降計算經(jīng)驗系數(shù) 查表得，（內(nèi)插）zn7.8msat=18.2kN/m3Es2=6.5MPa=16.0kN/m3Es1=5.5MPa2.45.4d=1F=1400kNK2.4md=7.8mOMQRJA1A2第44頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四45（3）柱中心點沉降量S第45頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四46 2、規(guī)范法引入平均附加應(yīng)力系數(shù)與附加應(yīng)力面積的概念。

23、 3、規(guī)范法引入沉降經(jīng)驗系數(shù) ，來調(diào)整沉降的理論值。 規(guī)范法的基本假定與分層總和法的相同，二者的不同點在于： 1、分層原則不同，規(guī)范法以天然層面分層。第46頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四47 4.3 地基沉降與時間的關(guān)系4.3.1 應(yīng)力歷史對地基沉降的影響（略）4.3.2 飽和土的單向固結(jié)理論1.飽和土的滲透固結(jié)（2）模擬情況彈簧模擬土骨架筒中的水模擬孔隙水小孔模擬土孔隙（1）試驗裝置 太沙基一維固結(jié)模型(1925年) 帶有測壓管并裝滿水的圓筒帶孔的活塞板彈簧第47頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四48 物理模型p附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓: u

24、= z=p有效應(yīng)力:z=0附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓: u 0附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓: u =0有效應(yīng)力:z=ppp第48頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四49（1）超靜孔隙水壓力 由外荷載引起的超出靜水水位以上的那部分孔隙水壓力。 隨著土中滲流的產(chǎn)生，超靜水應(yīng)力隨時間而變化，并對土骨架的應(yīng)力和變形產(chǎn)生影響。（2）孔隙水壓力 由孔隙水傳遞的應(yīng)力，它不能直接引起土體的變形和強度變化，又稱為中性應(yīng)力。 它不隨時間而變化。概念的區(qū)分：第49頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四502.太沙基一維固結(jié)理論研究目的：超靜孔隙水壓力的時空分布，即：u = f (z，

25、t)不透水巖層飽和壓縮層z=pp0 z H:u=pz=0: u=0z=H: uz 0 z H: u=0z第50頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四511) 水的滲流只沿豎向發(fā)生，且服從達西定律，k為常數(shù)； 單元體滲流條件2) 土顆粒及土中水不可壓縮，土的變形僅是孔隙體積壓 縮的結(jié)果，且服從壓縮定律，a為常數(shù)； 單元體的變形條件3) 土層均質(zhì)飽和，土的體積壓縮量與土的孔隙排水量相等， 土的壓縮變形速率等于水的滲流速率。 單元體的滲流連續(xù)條件基本假定：求解思路：總應(yīng)力已知有效應(yīng)力原理超靜孔隙水壓力的時空分布第51頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四52u =

26、 f (z，t)建立方程：現(xiàn)從飽和土層頂面下深度z處取一微單元體11dz來分析：第52頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四53（1）單元體的滲透條件設(shè)在外荷載施加后某時刻t流入單元體的水量為 ，流出單元體的水量為q，所以在dt時間內(nèi)，流經(jīng)單元體的水量變化為：根據(jù)達西定律，可得單元體過水面積A11的流量q為：將式（2）代入（1）：第53頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四54（2）單元體的變形條件在dt時間內(nèi)，單元體孔隙體積VV隨時間的變化率（減?。椋河赏恋膲嚎s性特性及總應(yīng)力p為常量的條件，有：將式（5）代入（4）：第54頁，共95頁，2022年，5月2

27、0日，5點32分，星期四55（3）單元體的滲流連續(xù)條件根據(jù)連續(xù)條件，在dt時間內(nèi)，該單元體內(nèi)排出的水量（水量變化量）應(yīng)等于單元體孔隙的壓縮量（孔隙的變化），即由式（3）、（6）得：令，則式（8）變?yōu)椋菏剑?）就是飽和土的一維固結(jié)微分方程。第55頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四56求解思路：求解方程： 線性齊次拋物線型微分方程式，一般可用分離變量方法求解。 給出邊界條件，求解滲流固結(jié)方程，就可以解出uz,t。第56頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四57不透水巖層飽和壓縮層z=pp0 z H:u=pz=0: u=0z=H: uz 0 z H: u=0邊

28、界、初始條件：z第57頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四58微分方程的解:時間因數(shù)m1，3，5，70 z H:u=pz=0: u=0z=H: uz 0 z H: u=0基本微分方程：初始邊界條件：微分方程的解：第58頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四59H單面排水時孔隙水壓力分布雙面排水時孔隙水壓力分布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=Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=u0=pu0=pHH第59頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四60 4.4 固結(jié)沉降隨

29、時間變化的計算4.4.1 固結(jié)歷時t的沉降量St根據(jù)有效應(yīng)力原理，固結(jié)歷時t的沉降量St是有效應(yīng)力z,t作用的結(jié)果，故利用式計算St時要將其中的應(yīng)力代之以z,t，由于固結(jié)時間t的有效應(yīng)力z,t隨深度z呈曲線分布，故宜將該分層厚度變?yōu)閐z用積分計算St，即第60頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四61可求得：式中，故上式大括號的第二項，當(dāng)t=0（TV0）時等于1，即St0；當(dāng)t（TV）時等于0，此時沉降量就是最終沉降量，即第61頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四624.4.2 固結(jié)度（Ut）計算地基土在一定壓力強度作用下，經(jīng)過某段時間 t 所發(fā)生的沉降量

30、與最終沉降量的比值稱為土層的固結(jié)度。上式第二項的級數(shù)收斂很快，當(dāng)時可近似地取其中第一項，即以上討論的是均質(zhì)飽和土單向排水、荷載一次作用于土體上、附加應(yīng)力沿土層厚度均勻分布的情況。事實上，也適用于雙面排水、附加應(yīng)力直線分布（不僅僅是均勻分布）的情況。第62頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四63（1）單面排水時常見計算條件實踐背景：H小，p大自重應(yīng)力附加應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力壓縮土層底面的附加應(yīng)力還不接近零計算方法：不透水邊界透水邊界查圖4-15第63頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四64（2）雙面排水時透水邊界應(yīng)力分布：12534基本情況：透水邊界H無論

31、哪種情況，均按情況1計算；壓縮土層深度H取1/2值。第64頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四65圖4-15固結(jié)度Ut與時間因數(shù)TV的關(guān)系曲線第65頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四66有關(guān)沉降時間的工程問題1、求某一時刻t的固結(jié)度與沉降量2、求達到某一固結(jié)度所需要的時間3、根據(jù)前一階段測定的沉降時間曲線，推算以后的沉降時間關(guān)系第66頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四671、求某一時刻t的固結(jié)度Ut與沉降量SttTv=Cvt/H2St=Ut S第67頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四682、求達到某一沉降量S

32、t(固結(jié)度Ut)所需要的時間tUt= St /S從 Ut 查表（計算）確定 Tv 第68頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四693、根據(jù)前一階段測定的沉降時間曲線, 推算以后的沉降時間關(guān)系對于各種初始應(yīng)力分布，固結(jié)度均可寫成：已知：t1S1Ut1t2S2Ut2公式計算，計算t3S3Ut3第69頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四70例：有一飽和粘土，厚度為10m，在大面積荷載p0=120kPa作用下，該土層的初始孔隙比e1=1.0，壓縮系數(shù)a=0.3MPa-1，滲透系數(shù)k=0.018m/a，求飽和粘土層在單面排水條件下地基沉降量與時間的關(guān)系。s/mmt/

33、a解題思路：解：最終沉降量附加應(yīng)力比假定Ut=20%、40%、60%、80%、90%第70頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四71大面積堆載試驗時，在堆載中心點下，用分層沉降儀測各土層頂面的最終沉降量和用孔隙水壓力計測得的各土層中部加載時的起始超孔隙水壓力值均見下表:根據(jù)實測數(shù)據(jù)可以反算各土層的平均模量，指出第層土的反算平均模量最接近下列哪個選項？ (A)8.0 Mpa；(B)7.0Mpa；(C)6.0 Mpa；(D) 4.0 MPa第71頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四72土的壓縮性測試方法一、側(cè)限壓縮試驗及其表示方法一維壓縮性及其指標(biāo)一、e -曲

34、線二、e - lg曲線三、原位壓縮曲線一、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量規(guī)范法地基的最終沉降量計算一、太沙基一維固結(jié)理論二、固結(jié)度的計算三、固結(jié)沉降隨時間的變化關(guān)系四、與固結(jié)有關(guān)的工程問題飽和土體的滲流固結(jié)理論小結(jié)第72頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四731、工程中常用的壓縮性指標(biāo)有幾種？它們與土的壓縮性的 關(guān)系？課堂練習(xí)：2、飽和土體滲透固結(jié)的實質(zhì)是什么？3、同一場地，埋深相同的兩個矩形基礎(chǔ)，底面積不同， 已知作用于基底的附加應(yīng)力相等，基礎(chǔ)的長寬比相 等，試用分層總和法來分析哪個基礎(chǔ)最終沉降量大？第73頁，共95頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四744、分析地下水位大幅度下降，地面發(fā)生沉降的原因。5、沉降與時間關(guān)系的研究中，為何只研究飽和粘性土？6、壓力強度不同的大面積均布荷載驟然作用于某一粘土 層，要達到同一固結(jié)度，所需時間有無差別？第74頁，共95頁，2022年