[整理版]土力結(jié)沉落

1、2006.03第五五章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 本章提要 本章特點(diǎn) 學(xué)習(xí)難點(diǎn)第五章：土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 土的壓縮性 -測(cè)試方法和指標(biāo) 地基的最終沉降量-分層總合法 地基的沉降過(guò)程-飽和土滲流固結(jié)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 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 滲流固結(jié)理論及參數(shù)土的壓縮變形問(wèn)題土的壓縮性與地基沉降計(jì)算試驗(yàn)方法壓縮性指標(biāo)沉降的大小沉降的過(guò)程土的壓縮性測(cè)試方法一維壓縮性及其指標(biāo)地基的最終沉降量計(jì)算飽和土體的滲流固結(jié)理論5.1 概述 5.2 土的壓縮性測(cè)試方法5.3 一維壓縮性及其指標(biāo)5.4 地基的最終沉降量計(jì)算5.5

2、 飽和土體的滲流固結(jié)理論第五章：土的壓縮性與地基沉降計(jì)算5.1 概述 墨西哥某宮殿左部：1709年右部：1622年地基：20多米厚粘土工 程 實(shí) 例問(wèn)題：沉降2.2米，且左右兩部分存在明顯的沉降差。左側(cè)建筑物于1969年加固5.1 概述 工 程 實(shí) 例kiss由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸5.1 概述 工 程 實(shí) 例基坑開(kāi)挖，引起陽(yáng)臺(tái)裂縫5.1 概述 新建筑引起原有建筑物開(kāi)裂5.1 概述 工 程 實(shí) 例高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除5.1 概述 工 程 實(shí) 例建筑物立面高差過(guò)大47m3915019419917587沉降曲線(mm)工 程 實(shí) 例建筑物過(guò)長(zhǎng)：長(zhǎng)高比7.6:15.

3、1 概述 5.1 概述 5.3 一維壓縮性及其指標(biāo)5.4 地基的最終沉降量計(jì)算5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論第五章：土的壓縮性與地基沉降計(jì)算5.2 土的壓縮性測(cè)試方法土體變形的機(jī)理 彈性變形彈性變形 接觸點(diǎn)處彈性變形接觸點(diǎn)處彈性變形 彈性撓曲變形彈性撓曲變形 顆粒翻轉(zhuǎn)的可逆性顆粒翻轉(zhuǎn)的可逆性 封閉氣泡受壓封閉氣泡受壓 塑性變形塑性變形 大孔隙消失大孔隙消失 接觸點(diǎn)顆粒破碎接觸點(diǎn)顆粒破碎 顆粒相對(duì)滑移顆粒相對(duì)滑移 扁平顆粒斷裂扁平顆粒斷裂土體的變形特性土體的特點(diǎn)：散粒體體應(yīng)變主要由孔隙體積變化引起剪應(yīng)變主要由土顆粒的大小和排列形態(tài)變化引起5.2 土的壓縮性測(cè)試方法 固結(jié)容器：環(huán)刀、護(hù)環(huán)、導(dǎo)環(huán)、透

4、水石、加壓上蓋和量表架等 加壓設(shè)備：杠桿比例1:10 變形測(cè)量設(shè)備側(cè)限壓縮（固結(jié)）儀支架加壓設(shè)備固結(jié)容器變形測(cè)量5.2 土的壓縮性測(cè)試方法施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定逐級(jí)加大荷載百分表百分表加壓上蓋加壓上蓋試樣試樣透水石透水石護(hù)環(huán)護(hù)環(huán)環(huán)刀環(huán)刀壓縮壓縮容器容器 側(cè)限壓縮試驗(yàn)p1s1e1e0pte st 測(cè)定： 軸向壓縮應(yīng)力 軸向壓縮變形p2s2e2p3s3e35.3 一維壓縮性及其指標(biāo)側(cè)限壓縮試驗(yàn)百分表百分表試樣試樣環(huán)刀環(huán)刀p1s1e1e0pte stp2s2e2p3s3e3 已知： 試樣初始高度h0 試樣初始孔隙比e0 試驗(yàn)結(jié)果：每級(jí)壓力p作用下，試樣的壓縮變形s5.3 一維壓縮性及其指標(biāo)zp z

5、 初始初始加載加載卸載卸載再加載再加載一次一次加載加載側(cè)限壓縮試驗(yàn) 卸載和再加載曲線 p在試驗(yàn)曲線的卸載和再加載段，土樣的變形特性同初始加載段明顯不同，前者的剛度較大在再加載段，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)卸載時(shí)的應(yīng)力p時(shí)，曲線逐漸接近一次加載曲線卸載和再加載曲線形成滯回圈5.3 一維壓縮性及其指標(biāo)側(cè)限壓縮試驗(yàn) 應(yīng)力歷史及影響土體在歷史上所承受過(guò)的應(yīng)力情況（包括最大應(yīng)力等）稱為應(yīng)力歷史zp z 初始初始加載加載卸載卸載再加載再加載 p應(yīng)力歷史的影響非常顯著土樣在a和b點(diǎn)所處的應(yīng)力狀態(tài)完全相同，但其變形特性差別很大ab 5.3 一維壓縮性及其指標(biāo) - p曲線 pes初始加載es卸載和重加載eep1s1e1e0pt

6、e stp2s2e2p3s3e31 1es1 1eep(kpa) =s/h0 體積壓縮系數(shù)：sve1m 單位壓應(yīng)力變化引起的單位體積的體積變化側(cè)限壓縮（變形）模量kpa ,mpa5.3 一維壓縮性及其指標(biāo)1e0e孔隙孔隙固體固體顆粒顆粒h0see1e1shh000 000hs)e1(ee 側(cè)限壓縮試驗(yàn)由三相草圖：可得到e-p關(guān)系5.3 一維壓縮性及其指標(biāo)e-p曲線ep0100200 3000.60.70.80.91.0e ep(kpa)pea 不同土的壓縮系數(shù)不同，a越大，土的壓縮性越大同種土的壓縮系數(shù)a不是常數(shù)，與應(yīng)力p有關(guān)通常用a1-2即應(yīng)力范圍為100-200 kpa的a值對(duì)不同土的壓縮

7、性進(jìn)行比較壓縮系數(shù)kpa-1，mpa-15.3 一維壓縮性及其指標(biāo)e-p曲線壓縮系數(shù)a土的類別土的類別a1-2 (mpa-1)高壓縮性土高壓縮性土0.5中壓縮性土中壓縮性土0.1-0.5低壓縮性土低壓縮性土0.1壓縮系數(shù)a1-2常用作比較土的壓縮性大小壓縮系數(shù)：壓縮系數(shù)：pea 0100200 3000.60.70.80.91.0e epep(kpa)5.3 一維壓縮性及其指標(biāo)壓縮系數(shù)側(cè)限壓縮模量0s1eea vs01ame1e 體積壓縮系數(shù)壓縮指標(biāo)間的關(guān)系1e0e孔隙孔隙固體固體顆粒顆粒e pespea 0e1e 5.3 一維壓縮性及其指標(biāo)10010000.60.70.80.9ec cc c

8、1 11 1c ce ep(kpa，lg)e-lgp曲線ce 回彈指數(shù)回彈指數(shù) （再壓縮指數(shù)）（再壓縮指數(shù)）ce s：超固結(jié)土p1：超固結(jié)ocrs,點(diǎn)d(e0,s)位于再壓縮曲線上過(guò)d點(diǎn)作斜率為ce的直線db，db為原位再壓縮曲線以0.42e0在壓縮曲線上確定c點(diǎn)，bc為原位初始?jí)嚎s曲線dbc即為所求的原位再壓縮和壓縮曲線 推定方法原位再壓原位再壓縮曲線縮曲線5.3 一維壓縮性及其指標(biāo)小 結(jié) - p（或）曲線 e p（或）曲線 e lgp（或lg）曲線 先期固結(jié)壓力 原位壓縮曲線及原位再壓縮曲線由側(cè)限壓縮試驗(yàn)整理得到的三條常用曲線5.1 概述 5.2 土的壓縮性測(cè)試方法 5.3 一維壓縮性及其

9、指標(biāo) 5.4 地基的最終沉降量計(jì)算5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論第五章：土的壓縮性與地基沉降計(jì)算5.4 地基的最終沉降量計(jì)算ts粘性土地基的沉降量s由機(jī)理不同的三部分沉降組成：初始瞬時(shí)沉降 sd ：在不排水條件下，由剪應(yīng)變引起側(cè)向變形導(dǎo)致主固結(jié)沉降 sc ：由超靜孔壓消散導(dǎo)致的沉降，通常是地基變形的主要部分次固結(jié)沉降 ss ：由于土骨架的蠕變特性引起的變形scdssss 粘性地基的沉降類型s sd d ：初始瞬時(shí)沉降：初始瞬時(shí)沉降ss: 次固結(jié)沉降次固結(jié)沉降s sc c：主固結(jié)沉降：主固結(jié)沉降總變形：總變形：5.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 最終沉降量s： st時(shí)地基最終沉降穩(wěn)

10、定以后的最大沉降量，不考慮沉降過(guò)程。不可壓縮層不可壓縮層可壓縮層可壓縮層z=pp以一維側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)土的壓縮特性為基礎(chǔ)的分層總和法 計(jì)算方法：st5.4 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算單一土層一維壓縮問(wèn)題地基最終沉降量分層總和法地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題5.4 地基的最終沉降量計(jì)算szszh2 hh/2h/2 ,e,e1 1單一土層一維壓縮問(wèn)題 計(jì)算簡(jiǎn)圖pz=p壓縮前壓縮前1szp 1e壓縮后壓縮后2szzp 2e（a）e-p曲線（b）e-lgp曲線1vs 1ee 1vs 2e12zv11eee1e1e zvshh 12zv1eeshhh1e 5.4 地基的最終沉降量計(jì)算 計(jì)算公式：e-p

11、曲線2111aas(pp )hph1e1e sphphsee 1221eea(pp ) 1asa1e vvsm phm a 單一土層一維壓縮問(wèn)題 1212e ee e1 1e e2 2p p1 1p p2 2p p12zv1eeshhh1e p自重應(yīng)自重應(yīng)力狀態(tài)力狀態(tài)附加應(yīng)附加應(yīng)力狀態(tài)力狀態(tài)5.4 地基的最終沉降量計(jì)算ph ,e,e1 1e eph/2h/2z=pszszh2 計(jì)算步驟：?jiǎn)我煌翆右痪S壓縮問(wèn)題zszh ；121eesh1e 確定： 查定： 算定：1sz1ep 以公式以公式 為例為例he1ees121 2zsz2ep e e1 1e e2 2p pp p1 1p p2 25.4 地

12、基的最終沉降量計(jì)算理論上不夠完備，缺乏統(tǒng)一理論,是一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)性方法假設(shè)基底壓力為線性分布 附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算側(cè)限應(yīng)力狀態(tài),只發(fā)生單向沉降只計(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： iss 基本假定和基本原理：地基最終沉降量分層總和法5.4 地基的最終沉降量計(jì)算 計(jì)算步驟地基最終沉降量分層總和法d地面地面基底基底計(jì)算深度計(jì)算深度 pp0 d z sz原地基的自重應(yīng)力分布sz基底附加壓力p0確定地基中附加應(yīng)力z分布確定計(jì)算深度zn地基分層hi計(jì)算每層沉降量si 各層沉降量疊加sisz從地面算起；z從基底算起，由基底附加應(yīng)力p0=p-d引

13、起5.4 地基的最終沉降量計(jì)算 計(jì)算步驟地基最終沉降量分層總和法 . .確定計(jì)算深度zn地基分層hi計(jì)算每層沉降量si 各層沉降量疊加si經(jīng)驗(yàn)法： 一般土層：z=0.2sz 軟土層：z=0.1sz經(jīng)驗(yàn)公式：zn=b(2.5-0.4lnb)計(jì)算到壓縮性較大土層底面d地面地面基底基底計(jì)算深度計(jì)算深度 pp0 d z sz z5.4 地基的最終沉降量計(jì)算 計(jì)算步驟地基最終沉降量分層總和法原地基的自重應(yīng)力分布sz基底附加壓力p0確定地基中附加應(yīng)力z分布確定計(jì)算深度zn地基分層hi計(jì)算每層沉降量si 各層沉降量疊加si不同土層界面地下水位線每層厚度不宜0.4b或4mz 變化明顯的土層，適當(dāng)取小hid地面

14、地面基底基底計(jì)算深度計(jì)算深度 pp0 d z szszizi5.4 地基的最終沉降量計(jì)算d地面地面計(jì)算深度計(jì)算深度 pp0 d z sz 計(jì)算公式：地基最終沉降量分層總和法對(duì)土層i有：ziiziiisiihhsee 壓縮前壓縮前p1i=szi e1i壓縮后壓縮后p2i=szi+zi e2ihisziziizii1ii1i2ii1iihe1ah)pp(e1as 5.4 地基的最終沉降量計(jì)算 準(zhǔn)備資料 應(yīng)力分布 沉降計(jì)算建筑基礎(chǔ)（形狀、大小、重量、埋深）地基各土層的壓縮曲線 原狀土壓縮曲線計(jì)算斷面和計(jì)算點(diǎn)確定計(jì)算深度確定分層界面計(jì)算各土層的szi，zi計(jì)算各層沉降量地基總沉降量自重應(yīng)力基底壓力基底

15、附加應(yīng)力附加應(yīng)力 結(jié)果s分層總和法要點(diǎn)小結(jié)5.4 地基的最終沉降量計(jì)算ts初始瞬時(shí)沉降 sd ，取決于剪切變形主固結(jié)沉降 sc ，取決于滲透固結(jié)過(guò)程，通常是地基變形的主要部分次固結(jié)沉降 ss ，取決于土骨架的蠕變變形scdssss 粘性地基的沉降量計(jì)算總變形：s sd d ：初始瞬時(shí)沉降：初始瞬時(shí)沉降ss: 次固結(jié)沉降次固結(jié)沉降s sc c：主固結(jié)沉降：主固結(jié)沉降5.4 地基的最終沉降量計(jì)算 可計(jì)算成層地基 可計(jì)算不同形狀基礎(chǔ) - 條性、矩形和園形等 可計(jì)算不同基底壓力分布 - 均勻、三角和梯形分布 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)。 基本假定： 優(yōu) 點(diǎn)： （a）基底壓力為線

16、性分布 （b）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算 （c）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài) （d）只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降單向分層總和法的評(píng)價(jià)5.4 地基的最終沉降量計(jì)算 計(jì)算精度：?jiǎn)蜗蚍謱涌偤头ǖ脑u(píng)價(jià) 歐美 可判定原狀土壓縮曲線 區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài) 計(jì)算結(jié)果偏大相差比較大 修正靠經(jīng)驗(yàn) e-p曲線與e-lgp曲線的對(duì)比：均需修正 原蘇聯(lián) 無(wú)法確定現(xiàn)場(chǎng)土壓縮曲線 不區(qū)分不同固結(jié)狀態(tài) 計(jì)算結(jié)果偏小 e-p e-lgp5.1 概述 5.2 土的壓縮性測(cè)試方法 5.3 一維壓縮性及其指標(biāo) 5.4 地基的最終沉降量計(jì)算 5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論第五章：土的壓縮性與地基沉降計(jì)算5.5 飽和土體的滲流固結(jié)

17、理論1986年：開(kāi)工1990年：人工島完成1994年：機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)面積：4370m1250m填筑量：180106m3平均厚度：33m地基：15-21m厚粘土問(wèn)題：沉降大 且不均勻日本關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)世界最大人工島5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)沉降：5.77.5 m完工實(shí)際沉降：8.1 m，5cm/月(1990年)預(yù)測(cè)主固結(jié)完成：20年后比設(shè)計(jì)超填： 3.0 m日期日期測(cè)測(cè) 點(diǎn)點(diǎn)123578101112151617平均平均00-12 10.69.712.811.710.613.011.610.312.712.59.014.111.701-12 10.89.913.011.910.71

18、3.211.810.512.912.79.114.311.95.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 沉降與時(shí)間之間的關(guān)系：飽和土層的滲流固結(jié)問(wèn)題：固結(jié)沉降的速度和程度 ？ 超靜孔隙水壓力的大小 ？飽和土體的滲流固結(jié)理論st s不可壓縮層不可壓縮層可壓縮層可壓縮層p一維滲流固結(jié)5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土一維滲流固結(jié)理論（terzaghi滲流固結(jié)理論）固結(jié)度的計(jì)算有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題固結(jié)系數(shù)的測(cè)定多維滲流固結(jié)理論簡(jiǎn)介飽和土體的滲流固結(jié)理論5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論滲透固結(jié)理論是針對(duì)土這種多孔多相松散介質(zhì),建立起來(lái)的反映土體變形過(guò)程的基本理論。土力學(xué)的創(chuàng)始人terzag

19、hi教授于20世紀(jì)20年代提出飽和土的一維滲透固結(jié)理論物理模型 太沙基一維滲透固結(jié)模型數(shù)學(xué)模型 滲透固結(jié)微分方程方程求解 理論解答固結(jié)程度 固結(jié)度的概念一維滲流固結(jié)理論terzaghi一維滲流固結(jié)模型 實(shí)踐背景：大面積均布荷載側(cè)限狀態(tài)的簡(jiǎn)化模型pz=p不透水不透水巖層巖層飽和飽和壓縮層壓縮層pk0pk0p處于側(cè)限狀態(tài)，滲流和土體的變形只沿豎向發(fā)生p不變形不變形的鋼筒的鋼筒5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論鋼筒彈簧 水體 帶孔活塞 活塞小孔大小滲透固結(jié)過(guò)程初始狀態(tài)初始狀態(tài)邊界條件邊界條件相間相互作用相間相互作用物理模型物理模型p側(cè)限條件 土骨架 孔隙水 排水頂面 滲透性大小土體

20、的固結(jié)土體的固結(jié)p5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論terzaghi一維滲流固結(jié)模型pwph 0t 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=0hh 0h t0附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u 0 t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=p5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論terzaghi一維滲流固結(jié)模型土層是均質(zhì)且完全飽和土顆粒與水不可壓縮水的滲出和土層壓縮只沿豎向發(fā)生滲流符合達(dá)西定律且滲透系數(shù)保持不變壓縮系數(shù)a是常數(shù)荷載均布,瞬時(shí)施加，總應(yīng)力不隨時(shí)間變化

21、基本假定 基本變量總應(yīng)力已知有效應(yīng)力原理超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論數(shù) 學(xué) 模 型u0=pt=0u=p z =0t= u=0 z =pzu0t u0p 不透水巖層不透水巖層z排水面排水面hu ：超靜孔壓：超靜孔壓z ：有效應(yīng)力：有效應(yīng)力p ：總附加應(yīng)力：總附加應(yīng)力u+ z =pp土層超靜孔壓是z和t的函數(shù)，滲流固結(jié)的過(guò)程取決于土層可壓縮性（總排水量）和滲透性（滲透速度）5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論數(shù) 學(xué) 模 型p 不透水巖層不透水巖層z排水面排水面hu0=pu ：超靜孔壓：超靜孔壓z ：有效應(yīng)力：有效應(yīng)力p ：總附加應(yīng)力：

22、總附加應(yīng)力u+ z =pu0：初始超靜孔壓：初始超靜孔壓zdz微單元微單元t時(shí)刻時(shí)刻q(qdz)z q dz11微小單元（11dz）微小時(shí)段（dt） 土的壓縮特性 有效應(yīng)力原理 達(dá)西定律滲流固結(jié)基本方程土骨架的體積變化孔隙體積的變化流入流出水量差連續(xù)性條件zu5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論數(shù) 學(xué) 模 型固體體積：111vdzconst1e 2111veve(dz)1e 孔隙體積：dt時(shí)段內(nèi)：孔隙體積的變化流出的水量2vqqdtqqdzdtdzdttzz 11eq1etz q(qdz)z q dz11z4.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論數(shù) 學(xué) 模 型dt時(shí)

23、段內(nèi)：孔隙體積的變化流出的水量11eq1etz uwhkuqakikikzz 221wauku1etz 212wk 1euutaz zz(u)euaaatttt 達(dá)西定律: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 孔隙體積的變化土骨架的體積變化u - 超靜孔壓5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論數(shù) 學(xué) 模 型cv 反映土的固結(jié)特性：孔壓消散的快慢固結(jié)速度cv 與滲透系數(shù)k成正比，與壓縮系數(shù)a成反比；單位：cm2/s；m2/year，粘性土一般在 10-4 cm2/s 量級(jí)1vwk(1e )ca 212wk 1euutaz 2v2uuctz 固結(jié)系數(shù):5

24、.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論數(shù) 學(xué) 模 型方程求解 - 解題思路2v2uuctz 反映了超靜孔壓的消散速度與孔壓沿豎向的分布有關(guān) 是一線性齊次拋物型微分方程式，與熱傳導(dǎo)擴(kuò)散方程形式上完全相同，一般可用分離變量方法求解 其一般解的形式為： 只要給出定解條件，求解滲透固結(jié)方程，可得出u(z,t)tcaveazcazctzu2)sincos(),(21 滲透固結(jié)微分方程：5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論p 不透水不透水z排水面排水面hzuu ：超靜孔壓：超靜孔壓z ：有效應(yīng)力：有效應(yīng)力p ：總附加應(yīng)力：總附加應(yīng)力u0：初始超靜孔壓：初始超靜孔壓ou+ z =

25、p u0=pzuz=p0t 0 z h:u=p t0z=0: u=0z=h: u z t 0 z h: u=0初始條件 邊界條件5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論方程求解 邊界條件p 不透水不透水z排水面排水面hzuo2v2uuctz 微分方程： 初始條件和邊界條件5 , 3 , 1meh2zmsinm1p4u1mt4mt , zv22thct2vv 為無(wú)量綱數(shù)，稱為時(shí)間因數(shù)，反映超靜孔壓消散的程度也即固結(jié)的程度 方程的解：5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論方程求解 方程的解5 , 3 , 1meh2zmsinm1p4u1mt4mt , zv22滲流滲流z

26、zu u0 0=p=p不透水不透水排水面排水面htv=0tv=0.05tv=0.2tv=0.7tv=從超靜孔壓分布u-z曲線的移動(dòng)情況可以看出滲流固結(jié)的進(jìn)展情況u-z曲線上的切線斜率反映該點(diǎn)的水力梯度水流方向思考：兩面排水時(shí)如何計(jì)算？5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論方程求解 固結(jié)過(guò)程 方程的解：滲流滲流排水面排水面h滲流滲流z z排水面排水面htv=0tv=0.05tv=0.2tv=0.7tv=u u0 0=p=p 雙面排水的情況上半部和單面排水的解完全相同下半部和上半部對(duì)稱5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 一維滲流固結(jié)理論方程求解 固結(jié)過(guò)程5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論

27、 - 固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的概念一點(diǎn)m的固結(jié)度：其有效應(yīng)力zt對(duì)總應(yīng)力z的比值uz,t=01：表征一點(diǎn)超靜孔壓的消散程度 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zt , zzt , zzzzt , zu1uu zhzuom z zut=01：表征一層土超靜孔壓的消散程度一層土的平均固結(jié)度 平均固結(jié)度ut與沉降量st之間的關(guān)系t時(shí)刻： sustt 確定沉降過(guò)程也即st的關(guān)鍵是確定ut 確定ut的核心問(wèn)題是確定uz.t 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

28、面積有效應(yīng)力分布面積 ssutt固結(jié)度等于t時(shí)刻的沉降量與最終沉降量之比5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 固結(jié)度的計(jì)算固結(jié)度的概念 均布荷載單向排水 h0zh0t , ztdzdzu1u 圖表解： p146，圖4-26，曲線v22t4m1m22tem181u 一般解：一般解：v2t42te81u 近似解：近似解： 簡(jiǎn)化解簡(jiǎn)化解 1uu3t6 . 0u085. 0u1lg933. 0t6 . 0u4utttvttvt2tv地基的平均固結(jié)度計(jì)算ut是tv的單值函數(shù)，tv可反映固結(jié)的程度5.5 飽和土體的滲流固結(jié)理論 - 固結(jié)度的計(jì)算0.00.20.40.0010.11時(shí)間因數(shù)時(shí)間因數(shù) t tv v固結(jié)度固結(jié)度 u ut t0.60.81.00.01不透水邊界不透水邊界透水邊界透水邊界滲滲流