結構性軟土沉降計算浙江大學新方案學習教案

1、會計學1結構性軟土沉降結構性軟土沉降(chnjing)計算浙江大學計算浙江大學新方案新方案第一頁，共64頁。目目 錄錄第1頁/共63頁第二頁，共64頁。第2頁/共63頁第三頁，共64頁。沉降原因：沉降原因：（1 1）地基）地基(dj)(dj)中產(chǎn)生附加應力；（中產(chǎn)生附加應力；（2 2）土體具有壓）土體具有壓縮性縮性第3頁/共63頁第四頁，共64頁。種類：種類： 總沉降，不均勻沉總沉降，不均勻沉降，傾斜降，傾斜(qngxi)(qngxi)，局部傾斜局部傾斜(qngxi)(qngxi)危害：危害：（1 1）影響使用功能；）影響使用功能；（2 2）引起結構開裂）引起結構開裂不同建（構）筑物對沉不同建

2、（構）筑物對沉降要求不同降要求不同 DD DD第4頁/共63頁第五頁，共64頁。地下水位降低引起地基有效應地下水位降低引起地基有效應力力(yngl)(yngl)增加，產(chǎn)生沉降增加，產(chǎn)生沉降例如：水位下降例如：水位下降2m2m，引起地基，引起地基有效應力有效應力(yngl)(yngl)增加增加20kPa20kPa，相當于地面堆載，相當于地面堆載1m1m第5頁/共63頁第六頁，共64頁。第6頁/共63頁第七頁，共64頁。土體中粘粒含量多土體中粘粒含量多土體性質(zhì)土體性質(zhì)(xngzh)(xngzh)受含水量受含水量影響大影響大塑性指數(shù)和液限指數(shù)大塑性指數(shù)和液限指數(shù)大第7頁/共63頁第八頁，共64頁。第

3、8頁/共63頁第九頁，共64頁。pczhAz基巖hczz預制樁0 xczxKp第9頁/共63頁第十頁，共64頁。 地基表面作用集中力示意圖OzrQ (r, z) P 地基表面作用集中力示意圖rzQ (r, z)PO第10頁/共63頁第十一頁，共64頁。（a） 條形(tio xn)荷載 （b）方形荷載第11頁/共63頁第十二頁，共64頁。第12頁/共63頁第十三頁，共64頁。第13頁/共63頁第十四頁，共64頁。第14頁/共63頁第十五頁，共64頁。式中：第15頁/共63頁第十六頁，共64頁。超靜孔隙超靜孔隙(kngx)水壓力水壓力豎向有效豎向有效(yuxio)應力應力第16頁/共63頁第十七頁

4、，共64頁。0.00.20.40.60.81.02.01.51.00.50.0深度 / B應力 / p 超靜孔隙水壓力 豎向有效應力 豎向總應力0.00.20.40.60.81.02.01.51.00.50.0深度 / B應力 / p 超靜孔隙水壓力 豎向有效應力 豎向總應力X=0 X=1/2BX=0 X=1/2B第17頁/共63頁第十八頁，共64頁。超靜孔隙水壓力豎向有效應力既有道路 拓寬道路l初始附加初始附加(fji)(fji)有效應力決定瞬時沉降有效應力決定瞬時沉降l初始孔壓決定固結沉降初始孔壓決定固結沉降l根據(jù)初始附加根據(jù)初始附加(fji)(fji)有效應力和孔壓分布確定地基處有效應力

5、和孔壓分布確定地基處理的范圍理的范圍第18頁/共63頁第十九頁，共64頁。時間有效應力應變瞬時壓縮延遲壓縮主固結次固結明顯孔隙水壓消散階段無明顯孔隙水壓消散階段時間00 瞬時壓縮、延遲壓縮與主固結、次固結比較（Bjerrum,1967）第19頁/共63頁第二十頁，共64頁。n條形面積荷載算法：條形面積荷載算法：式中：第20頁/共63頁第二十一頁，共64頁。第21頁/共63頁第二十二頁，共64頁。n絕大多數(shù)的天然沉積土都具有一定程度的結構性。第22頁/共63頁第二十三頁，共64頁。第23頁/共63頁第二十四頁，共64頁。鉆孔(zun kn) 取樣儲藏(chcng)推土 制樣 試驗第24頁/共63

6、頁第二十五頁，共64頁。第25頁/共63頁第二十六頁，共64頁。第26頁/共63頁第二十七頁，共64頁。第27頁/共63頁第二十八頁，共64頁。軟土結構(jigu)性：主應力差達峰值結構(jigu)破壞殘余應力第28頁/共63頁第二十九頁，共64頁。0510152025020 40 60 80 100原位十字板強度(kPa)深度(m)打排水板前打排水板后0510152025020406080 100原位十字板強度(kPa)深度(m)打排水板前打排水板后0510152025020406080 100原位十字板強度(kPa)深度(m)打十字板前打十字板后 圖圖2 2- -5 5 1 1# #測測孔

7、孔 圖圖2 2- -6 6 2 2# #測測孔孔 圖圖2 2- -7 7 3 3# #測測孔孔 塑料排水板施工導致土體強度(qingd)平均降低45%第29頁/共63頁第三十頁，共64頁。擾動及其對沉降(chnjing)的影響第30頁/共63頁第三十一頁，共64頁。*%100%uuurSSSDSSuS*uSrS， 分別為擾動前后的十字(sh z)板剪切峰值強度重塑土的十字(sh z)板剪切峰值強度 SD擾動度 第31頁/共63頁第三十二頁，共64頁。第32頁/共63頁第三十三頁，共64頁。軟土壓縮曲線的校正(jiozhng)方法Schmertmann（1955）方法第33頁/共63頁第三十四頁

8、，共64頁。BAenlogl 沒有表現(xiàn)土的結構性變化過程l 試驗要求的固結壓力過大，很難實現(xiàn)，且校正曲線不便于工程(gngchng)應用第34頁/共63頁第三十五頁，共64頁。11.11.21.31.41.51.61.71.81.9101001000壓力，k P a孔隙比，e重塑土樣薄壁土樣CDE0zpc校正曲線AB壓縮曲線由四段組成 1.水平段（AB）；2.彈性壓縮段(BC)； 3.結構破壞(phui)突降段 （CD）；4.重塑壓縮段(DE)，最終交于0.42e0點。結構屈服應力比 p結構性強的軟土采用結構性強的軟土采用(ciyng)四折線法四折線法pc第35頁/共63頁第三十六頁，共64頁

9、。p結構性弱的軟土采用結構性弱的軟土采用(ciyng)三折線法三折線法ABC(D)E0zpc結構性軟土壓縮曲線(qxin)校正第36頁/共63頁第三十七頁，共64頁。zopc042.0eplog0ee重塑土原狀土結構性軟土地(td)基沉降計算方法siCciC第37頁/共63頁第三十八頁，共64頁。zopcpf042.0eplog0ee重塑土擾動土原狀土擾動土的壓縮(y su)曲線siCciCzof0)%)(1 (zzopcpfSD0%)1 (zzofSD擾動(rodng)土的結構屈服應力與表觀自重應力sfCcfC第38頁/共63頁第三十九頁，共64頁。042.0epplog0ee重塑土擾動土原

10、狀土rede0SrSdS擾動產(chǎn)生附加(fji)沉降示意圖 擾動(rodng)土地基的沉降及附加沉降計算第39頁/共63頁第四十頁，共64頁。上覆壓力(kPa)3676106136156考慮結構性沉降算法(原狀土,擾動度=0%)0.2930.7951.211.621.87考慮結構性沉降算法(擾動土,擾動度30%)0.5881.301.722.092.316附加沉降理論預測值 =-0.2950.5050.510.470.446按Es法計算（不修正） 1.76實測沉降 =沉降值/此時固結度0.5/0.9=0.556 1.686/0.8=2.11擾動擾動(rodng)使豎井區(qū)地基的總沉降增大使豎井區(qū)地

11、基的總沉降增大擾動(rodng)及其對沉降的影響第40頁/共63頁第四十一頁，共64頁。第41頁/共63頁第四十二頁，共64頁。n總沉降總沉降(chnjing)(chnjing)：S = Ss + Sc S = Ss + Sc + Ss+ Ssn固結沉降固結沉降(chnjing)(chnjing)和和次固結沉降次固結沉降(chnjing)(chnjing)與時間與時間有關有關第42頁/共63頁第四十三頁，共64頁。第43頁/共63頁第四十四頁，共64頁。結構(jigu)破壞結構(jigu)未破壞2VVCC 1VVCC Z0Zm底面不排水底面不排水第44頁/共63頁第四十五頁，共64頁。固結系數(shù)

12、固結系數(shù)(xsh)(xsh)和滲透系數(shù)和滲透系數(shù)(xsh)(xsh)簡化模型簡化模型第45頁/共63頁第四十六頁，共64頁。10100100010000100000100806040200 Consolidation degree, Ut(%)Time t , day the result of this study Terzaghis theory(Cv=Cv1) Terzaghis theory(Cv=Cv2)Cv1=30-3cm2/sCv2=0.510-3cm2/sk1=1.210-6cm/sk2=0.410-6cm/s第46頁/共63頁第四十七頁，共64頁。20151050020406

13、080100120140160 Cv1=310-3cm2/sCv2=0.510-3cm2/sk1=1.210-6cm/sk2=0.410-6cm/sEffective stress, kPaS(t)|t=10S(t)|t=3 Depth, m effective stress,t effective stress,t=10 year effective stress,t=3 year yield stress effective weight地基(dj)有效應力隨時間變化第47頁/共63頁第四十八頁，共64頁。201510500204060Cv1=3 Cv2=0.5 k1=1.2 k2=0.4

14、 s(t)Pore water pressure, kPa Depth, m the result of this study Terzaghis theory(Cv=Cv1) Terzaghis theory(Cv=Cv2)201510500204060Cv1=3 Cv2=0.5 k1=1.2 k2=0.4 s(t)Pore water pressure, kPa Depth, m the result of this study Terzaghis theory(Cv=Cv1) Terzaghis theory(Cv=Cv2)T T3 3年年 t t1010年年第48頁/共63頁第四十九頁

15、，共64頁。第49頁/共63頁第五十頁，共64頁。當 ；取pczoP1hhCC 1vvCC 12) 12 (sin12141mtBhtreHzmmUvTmmvteHzmmU4)12(1222) 12(sin) 12(1412)(8deDFCBhrtHCTvv22222) 12() 1(32nmnGD2)(wwhdlkkG .)3 , 2 , 1(m)411 (11)41)(1 (1143ln)ln(22222222nnkknskknsnnskksnFshshsh)1)(1 (1vthttUUU第50頁/共63頁第五十一頁，共64頁。設 和 分別為土體達到其結構(jigu)屈服應力時的臨界固結度

16、和臨界固結時間，則 當 ：pczoPotUotpctzooPUPUzopctoott ,pctzoPU，1hhCC ，1vvCC )1)(1 (1vthttUUU，21)(8deDFCBhr，tHCTvv21 ott ,pctzoPU，2hhCC ，2vvCC 22111|hhvvhhvvoCCCCtCCCCtUU dtdtdUUUohhvvottttCCCCtt1122|=)(1otttU 第51頁/共63頁第五十二頁，共64頁。101001000100001.00.80.60.40.20.0重塑土參數(shù)，理想井 G=100 G=5 G=0.5固結度時間 /天無砂井，考慮結構性原狀土參數(shù)，理想井32第52頁/共63頁第五十三頁，共64頁。n隨著加載時間(shjin)的延長，近地面處固結沉降漸趨于結束，沉降量減少，而下臥層固結還在持續(xù)發(fā)展，后期沉降中下臥層壓縮將占較大比例。n因此，準確預測下臥層的沉降發(fā)展規(guī)律，對以變形控制的深厚軟基處理（尤其未打穿處理情況）具有重要的意義。pczoP第53頁/共63頁第五十四頁，共64頁。工后沉降(chnjing)時間有效應力應變瞬時壓縮延遲壓縮主固結次固結明顯孔隙水壓消散階段無明顯孔隙水壓消散階段時間00 瞬時壓