土力學(xué)課件-土的壓縮性和地基沉降計(jì)算

1、第五、六章土的壓縮性和地基變形第五、六章土的壓縮性和地基變形5.1 土的壓縮性6.2 地基最終沉降量6.5 地基變形與時(shí)間的關(guān)系主要內(nèi)容5.1 土的壓縮性土的壓縮性土的壓縮性是指土在壓力作用下體積縮小的特性是指土在壓力作用下體積縮小的特性壓縮量的組成壓縮量的組成n固體顆粒的壓縮固體顆粒的壓縮n土中水的壓縮土中水的壓縮n空氣的排出空氣的排出n水的排出水的排出占總壓縮量的占總壓縮量的1/400不到，不到，忽略不計(jì)忽略不計(jì)壓縮量主要組成部分壓縮量主要組成部分說明：說明：土的壓縮被認(rèn)為只是由于孔隙體積減小的結(jié)果土的壓縮被認(rèn)為只是由于孔隙體積減小的結(jié)果無粘性土無粘性土粘性土粘性土透水性好，水易于排出透水

2、性好，水易于排出壓縮穩(wěn)定很快完成壓縮穩(wěn)定很快完成透水性差透水性差，水不易排出水不易排出壓縮穩(wěn)定需要很長(zhǎng)一段時(shí)間壓縮穩(wěn)定需要很長(zhǎng)一段時(shí)間土的固結(jié)：土的固結(jié)：土體在壓力作用下，壓縮量隨時(shí)間增長(zhǎng)的過程土體在壓力作用下，壓縮量隨時(shí)間增長(zhǎng)的過程一、壓縮試驗(yàn)一、壓縮試驗(yàn)研究土的壓縮性大小及其特征的室內(nèi)試驗(yàn)方法，亦稱研究土的壓縮性大小及其特征的室內(nèi)試驗(yàn)方法，亦稱固結(jié)試驗(yàn)固結(jié)試驗(yàn)三聯(lián)固結(jié)儀三聯(lián)固結(jié)儀剛性護(hù)環(huán)剛性護(hù)環(huán)加壓活塞加壓活塞透水石透水石環(huán)刀環(huán)刀底座底座透水石透水石土樣土樣荷載荷載注意：注意：土樣在豎直土樣在豎直壓力作用下，由于壓力作用下，由于環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向限制，只產(chǎn)生豎

3、向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形變形1.壓縮儀示意圖壓縮儀示意圖2.e- -p曲線曲線研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律Vve0Vs1H0/(1+e0)H0VveVs1H1/(1+e)pH1s土樣在壓縮前后變土樣在壓縮前后變形量為形量為s，整個(gè)過整個(gè)過程中土粒體積和底程中土粒體積和底面積不變面積不變eHeH11100土粒高度在受土粒高度在受壓前后不變壓前后不變)1(000eHsee整理整理1)1(000wswGe其中其中根據(jù)不同壓力根據(jù)不同壓力p作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制繪制e- -p曲線，曲線，為壓縮曲線為壓縮曲線

4、pe0eppee- -p曲線曲線二、壓縮性指標(biāo)二、壓縮性指標(biāo)壓縮性不同的土，曲線形狀不同，曲線愈陡，說明在相同壓壓縮性不同的土，曲線形狀不同，曲線愈陡，說明在相同壓力增量作用下，土的孔隙比減少得愈顯著，土的壓縮性愈高力增量作用下，土的孔隙比減少得愈顯著，土的壓縮性愈高根據(jù)壓縮曲線可以得到三個(gè)壓縮性指標(biāo)根據(jù)壓縮曲線可以得到三個(gè)壓縮性指標(biāo)n1.1.壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)an2.2.壓縮模量壓縮模量Es n3.3.變形模量變形模量E0曲線曲線A曲線曲線B曲線曲線A壓縮性壓縮性曲線曲線B壓縮性壓縮性1.壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與豎向壓土體在側(cè)限條件下孔隙比減少量與豎向壓應(yīng)應(yīng)力增量的比值

5、力增量的比值p1p2e1e2M1M2e0epe- -p曲線曲線pe利用單位壓力增量所引起利用單位壓力增量所引起得孔隙比改變表征土的壓得孔隙比改變表征土的壓縮性高低縮性高低pea d d在壓縮曲線中，實(shí)際采在壓縮曲線中，實(shí)際采用割線斜率表示土的壓用割線斜率表示土的壓縮性縮性1221 ppeepea規(guī)范規(guī)范用用p1100kPa、 p2200kPa對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2評(píng)價(jià)土的壓縮性評(píng)價(jià)土的壓縮性n a1-20.1MPa-1低壓縮性土低壓縮性土n0.1MPa-1a1-20.5MPa-1中壓縮性土中壓縮性土n a1-20.5MPa-1高壓縮性土高壓縮性土1221 ppeepea斜斜率率2

6、.壓縮模量壓縮模量Es土在土在側(cè)限側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或稱為條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或稱為側(cè)限模量側(cè)限模量aeEs11說明：說明：土的壓縮模量土的壓縮模量Es與土的的壓縮系數(shù)與土的的壓縮系數(shù)a成反比，成反比， Es愈愈大，大， a愈小，土的壓縮性愈低愈小，土的壓縮性愈低n3.變形模量變形模量E0土在土在無側(cè)限無側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值。條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值。變形模量與壓縮變形模量與壓縮模量之間關(guān)系模量之間關(guān)系sEE0其中其中1212土的泊松比，土的泊松比，一般一般00.5之間之間6.2 地基最終沉降量計(jì)算一、分層總和法一、分層總和法地

7、基最終沉降量地基變形穩(wěn)定后基礎(chǔ)底面的沉降量地基最終沉降量地基變形穩(wěn)定后基礎(chǔ)底面的沉降量1.基本假設(shè)基本假設(shè)n地基是均質(zhì)、各向同性的半無限線性地基是均質(zhì)、各向同性的半無限線性變形體，可按彈性理論計(jì)算土中應(yīng)力變形體，可按彈性理論計(jì)算土中應(yīng)力n在壓力作用下，地基土不產(chǎn)生側(cè)向變?cè)趬毫ψ饔孟?，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)形，可采用側(cè)限條件下的壓縮性指標(biāo) 為了彌補(bǔ)假定為了彌補(bǔ)假定所引起誤差，取所引起誤差，取基底中心點(diǎn)下的基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力進(jìn)行計(jì)附加應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，以基底中點(diǎn)算，以基底中點(diǎn)的沉降代表基礎(chǔ)的沉降代表基礎(chǔ)的平均沉降的平均沉降2.單一壓縮土層的沉降計(jì)算單一壓縮土層的沉降計(jì)算

8、n在一定均勻厚度土層上施加連續(xù)均布在一定均勻厚度土層上施加連續(xù)均布荷載，豎向應(yīng)力增加，孔隙比相應(yīng)減荷載，豎向應(yīng)力增加，孔隙比相應(yīng)減小，土層產(chǎn)生壓縮變形，沒有側(cè)向變小，土層產(chǎn)生壓縮變形，沒有側(cè)向變形。形。p可壓縮土層可壓縮土層H1H0s土層豎向應(yīng)力由土層豎向應(yīng)力由p1增加到增加到p2，引起孔隙比從引起孔隙比從e1減小到減小到e2，豎向應(yīng)力增量為豎向應(yīng)力增量為p1121211HeeeHHs1221 ppeepea由于由于所以所以11121)(1HEpHppeass3.3.單向壓縮分層總和法單向壓縮分層總和法n分別計(jì)算基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中各個(gè)分分別計(jì)算基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中各個(gè)分層土的壓縮變形量層土的壓縮

9、變形量si, ,基礎(chǔ)的平均沉基礎(chǔ)的平均沉降量降量s等于等于si的總和的總和ininiiiHss11i第第i層土的層土的壓縮應(yīng)變壓縮應(yīng)變4.4.單向壓縮分層總和法計(jì)算步驟單向壓縮分層總和法計(jì)算步驟siiiiiiiiiiEpeppaeee1121211)(1e1i由第由第i層的自重應(yīng)力均值從土的壓縮曲線上層的自重應(yīng)力均值從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比得到的相應(yīng)孔隙比 e2i由第由第i層的自重應(yīng)力均值與附加應(yīng)力均值之層的自重應(yīng)力均值與附加應(yīng)力均值之和從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比和從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比ni土的壓縮應(yīng)變土的壓縮應(yīng)變n1.1.繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲

10、繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲線線n2.2.確定地基沉降計(jì)算深度確定地基沉降計(jì)算深度n3.3.確定沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)的分層界面確定沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)的分層界面n4.4.計(jì)算各分層沉降量計(jì)算各分層沉降量n5.5.計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲線重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲線n確定基礎(chǔ)沉降計(jì)算深度確定基礎(chǔ)沉降計(jì)算深度 一般取附加應(yīng)力與自重應(yīng)力一般取附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值為的比值為20處，即處，即z=0.2c處的深度作為沉降計(jì)算深度的處的深度作為沉降計(jì)算深度的下限下限n確定地基分層確定地基分層1.1.不同土層的分

11、界面與地下水位不同土層的分界面與地下水位面為天然層面面為天然層面2.2.每層厚度每層厚度hi 0.4bn計(jì)算各分層沉降量計(jì)算各分層沉降量 根據(jù)自重應(yīng)力、附加應(yīng)力曲線、根據(jù)自重應(yīng)力、附加應(yīng)力曲線、e- -p壓縮曲線計(jì)算任一分層沉降量壓縮曲線計(jì)算任一分層沉降量 對(duì)于軟土，應(yīng)該取對(duì)于軟土，應(yīng)該取z=0.2c處，若沉降深度范圍內(nèi)存在基處，若沉降深度范圍內(nèi)存在基巖時(shí)，計(jì)算至基巖表面為止巖時(shí)，計(jì)算至基巖表面為止n計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量iiiiiheees1211 niiss1d地基沉降計(jì)算深度地基沉降計(jì)算深度c線線z線線二、規(guī)范法二、規(guī)范法n由建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范由建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB

12、500072002）提出提出n分層總和法的另一種形式分層總和法的另一種形式n沿用分層總和法的假設(shè)，并引入平均附加應(yīng)力系數(shù)和地沿用分層總和法的假設(shè)，并引入平均附加應(yīng)力系數(shù)和地基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 均質(zhì)地基土，在側(cè)限條件下，壓縮模量均質(zhì)地基土，在側(cè)限條件下，壓縮模量Es不隨深度而變，不隨深度而變，從基底至深度從基底至深度z的壓縮量為的壓縮量為szzszszEAdzEdzEs001附加應(yīng)力面積附加應(yīng)力面積深度深度z范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的附加應(yīng)力面積附加應(yīng)力面積dzAzz0附加應(yīng)力通附加應(yīng)力通式式z=K p0代入代入引入平均附引入平均附加應(yīng)力系數(shù)加應(yīng)力系數(shù)zpAzKdzz00因此附加應(yīng)力因此

13、附加應(yīng)力面積表示為面積表示為zpA0sEzps0因此因此zKdzp00利用附加應(yīng)力面積利用附加應(yīng)力面積A的等代值計(jì)算地基任意深度范圍內(nèi)的的等代值計(jì)算地基任意深度范圍內(nèi)的沉降量，因此第沉降量，因此第i層沉降量為層沉降量為)(11011iiiisisiiiiiizzEpEAAsss根據(jù)分層總和法基本原理可得成根據(jù)分層總和法基本原理可得成層地基最終沉降量的基本公式層地基最終沉降量的基本公式zi-1地基沉降計(jì)算深度地基沉降計(jì)算深度znzizzi-153 4612b12345612ip0i-1p0p0p0第第n層層第第i層層zi)(11101iiiinisiniizzEpssAiAi-1地基沉降計(jì)算深度

14、地基沉降計(jì)算深度zn應(yīng)該滿足的條件應(yīng)該滿足的條件)(1110iiiinisisszzEpsszi、zi-1基礎(chǔ)底面至第基礎(chǔ)底面至第i層土、第層土、第i-1層土底面的距離層土底面的距離(m)i、i-1基礎(chǔ)底面至第基礎(chǔ)底面至第i層土、第層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)均附加應(yīng)力系數(shù)niinss1025.0 當(dāng)確定沉降計(jì)算深度下有軟弱土層時(shí)，尚應(yīng)向下繼續(xù)計(jì)當(dāng)確定沉降計(jì)算深度下有軟弱土層時(shí)，尚應(yīng)向下繼續(xù)計(jì)算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計(jì)算沉降量也滿足上算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計(jì)算沉降量也滿足上式，若計(jì)算深度范圍內(nèi)存在基巖，式，若計(jì)算深度范圍內(nèi)存在基巖，zn可取至基

15、巖表面為止可取至基巖表面為止 當(dāng)無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在當(dāng)無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在130m范圍內(nèi)，基礎(chǔ)中范圍內(nèi)，基礎(chǔ)中點(diǎn)的地基沉降計(jì)算深度可以按簡(jiǎn)化公式計(jì)算點(diǎn)的地基沉降計(jì)算深度可以按簡(jiǎn)化公式計(jì)算)ln4 .05 .2(bbzn 為了提高計(jì)算精度，地基沉降量乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)為了提高計(jì)算精度，地基沉降量乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)系數(shù)s，可以查有關(guān)系數(shù)表得到可以查有關(guān)系數(shù)表得到地基最終沉降地基最終沉降量修正公式量修正公式三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題n1.1.分層總和法在計(jì)算中假定不符合實(shí)際情況分層總和法在計(jì)算中假定不符合實(shí)際情況n 假定地基無側(cè)向變形假定地基無側(cè)向變

16、形 計(jì)算結(jié)果偏小計(jì)算結(jié)果偏小n 計(jì)算采用基礎(chǔ)中心點(diǎn)下土的附加應(yīng)力和沉降計(jì)算采用基礎(chǔ)中心點(diǎn)下土的附加應(yīng)力和沉降 計(jì)算結(jié)果偏大計(jì)算結(jié)果偏大n 兩者在一定程度上相互抵消誤差，但精確誤差難以估計(jì)兩者在一定程度上相互抵消誤差，但精確誤差難以估計(jì)n2.2.分層總和法中附加應(yīng)力計(jì)算應(yīng)考慮土體在自重作用下的分層總和法中附加應(yīng)力計(jì)算應(yīng)考慮土體在自重作用下的固結(jié)程度，未完全固結(jié)的土應(yīng)考慮由于固結(jié)引起的沉降量固結(jié)程度，未完全固結(jié)的土應(yīng)考慮由于固結(jié)引起的沉降量n相鄰荷載對(duì)沉降量有較大的影響，在附加應(yīng)力計(jì)算中應(yīng)考相鄰荷載對(duì)沉降量有較大的影響，在附加應(yīng)力計(jì)算中應(yīng)考慮相鄰荷載的作用慮相鄰荷載的作用 n3.3.當(dāng)建筑物基礎(chǔ)埋

17、置較深時(shí)，應(yīng)考慮開挖基坑時(shí)地基土的當(dāng)建筑物基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，應(yīng)考慮開挖基坑時(shí)地基土的回彈，建筑物施工時(shí)又產(chǎn)生地基土再壓縮的情況回彈，建筑物施工時(shí)又產(chǎn)生地基土再壓縮的情況回彈在壓縮影回彈在壓縮影響的變形量響的變形量)(111iiiiniciccczzEPs計(jì)算深度取至計(jì)算深度取至基坑底面以下基坑底面以下5m，當(dāng)基坑底當(dāng)基坑底面在地下水位面在地下水位以下時(shí)取以下時(shí)取10msc考慮回彈再壓縮影響的地基變形考慮回彈再壓縮影響的地基變形Eci土的回彈再壓縮模量，按相關(guān)試驗(yàn)確定土的回彈再壓縮模量，按相關(guān)試驗(yàn)確定c考慮回彈影響的沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取考慮回彈影響的沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取1.0Pc基坑底面以上土的自

18、重應(yīng)力，基坑底面以上土的自重應(yīng)力，kPa式中：式中：四、例題分析四、例題分析n【例】某廠房柱下單獨(dú)方形基礎(chǔ)，已知基礎(chǔ)底面積尺寸某廠房柱下單獨(dú)方形基礎(chǔ)，已知基礎(chǔ)底面積尺寸為為4m4m，埋深埋深d1.0m，地基為粉質(zhì)粘土，地下水位地基為粉質(zhì)粘土，地下水位距天然地面距天然地面3.4m。上部荷重傳至基礎(chǔ)頂面上部荷重傳至基礎(chǔ)頂面F1440kN, ,土土的天然重度的天然重度 16.0kN/m, ,飽和重度飽和重度 sat17.2kN/m，有有關(guān)計(jì)算資料如下圖。試分別用分層總和法和規(guī)范法計(jì)算關(guān)計(jì)算資料如下圖。試分別用分層總和法和規(guī)范法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降（已知基礎(chǔ)最終沉降（已知fk= =94kPa）3.4md=

19、 =1mb= =4mF=1440kN501002003000.900.920.940.96e【解答】解答】nA.A.分層總和法計(jì)算分層總和法計(jì)算1.1.計(jì)算分層厚度計(jì)算分層厚度每層厚度每層厚度hi 0.4b=1.6m，地地下水位以上分兩層，各下水位以上分兩層，各1.2m，地下水位以下按地下水位以下按1.6m分層分層2.2.計(jì)算地基土的自重應(yīng)力計(jì)算地基土的自重應(yīng)力自重應(yīng)力從天然地面起算，自重應(yīng)力從天然地面起算，z的取值從基底面起算的取值從基底面起算z(m)c(kPa)01.22.44.05.67.21635.2 54.4 65.9 77.4 89.03.3.計(jì)算基底壓力計(jì)算基底壓力kNAdGG3

20、20kPaAGFp1104.4.計(jì)算基底附加壓力計(jì)算基底附加壓力kPadpp9403.4md= =1mF=1440kNb= =4m自重應(yīng)力曲線自重應(yīng)力曲線附加應(yīng)力曲線附加應(yīng)力曲線5.5.計(jì)算基礎(chǔ)中點(diǎn)下地基中附加應(yīng)力計(jì)算基礎(chǔ)中點(diǎn)下地基中附加應(yīng)力用角點(diǎn)法計(jì)算，過基底中點(diǎn)將荷載面四等分，計(jì)算邊長(zhǎng)用角點(diǎn)法計(jì)算，過基底中點(diǎn)將荷載面四等分，計(jì)算邊長(zhǎng)l=b=2m， z=4Kcp0, ,Kc由表確定由表確定z(m)z/bKcz z(kPa)c c(kPa)z /czn (m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.60.25000.22290.15160.08400.05020.0326

21、94.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.00.240.147.26.6.確定沉降計(jì)算深度確定沉降計(jì)算深度zn根據(jù)根據(jù)z = 0.2c的確定原則，由計(jì)算結(jié)果，取的確定原則，由計(jì)算結(jié)果，取zn=7.2m7.7.最終沉降計(jì)算最終沉降計(jì)算根據(jù)根據(jù)e-曲線曲線，計(jì)算各層的沉降量，計(jì)算各層的沉降量z(m)z(kPa)01.22.44.05.67.294.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.0c(kPa)h(mm)12001600160016001600c(kPa)25.644.860.271.783.2z(k

22、Pa)88.970.444.325.315.6z+ c(kPa)114.5115.2104.597.098.8e10.9700.9600.9540.9480.944e20.9370.9360.9400.9420.940e1i- e2i1+ e1i0.06180.01220.00720.00310.0021si(mm)20.214.611.55.03.4按分層總和法求得基礎(chǔ)最終沉降量為按分層總和法求得基礎(chǔ)最終沉降量為s=si =54.7mmnB.B.規(guī)范法計(jì)算規(guī)范法計(jì)算1. 1. c 、z分布及分布及p0計(jì)算值見分層總和法計(jì)算過程計(jì)算值見分層總和法計(jì)算過程2. 2. 確定沉降計(jì)算深度確定沉降計(jì)算

23、深度zn=b(2.50.4lnb)=7.8m3. 3. 確定各層確定各層Esi)(112211iiiiisippeeeE4. 4. 根據(jù)計(jì)算尺寸，查表得根據(jù)計(jì)算尺寸，查表得到平均附加應(yīng)力系數(shù)到平均附加應(yīng)力系數(shù)5.5.列表計(jì)算各層沉降量列表計(jì)算各層沉降量siz(m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.6152925771615381617429e20.9370.9360.9400.9420.94054.77.8l/bz/b3.9z(m)0.25000.24230.21490.17460.14330.12050.113600.29080.51580.69840.80250

24、.867608861izi- i-1zi-1(m)0.29080.22500.18260.10410.06510.0185Esi(kPa)7448s(mm)20.714.711.24.83.30.9s(mm)55.6根據(jù)計(jì)算表所示根據(jù)計(jì)算表所示z=0.6m, , sn =0.9mm 0.025 si =55.6mm滿足規(guī)范要求滿足規(guī)范要求 6.6.沉降修正系數(shù)沉降修正系數(shù)j s 根據(jù)根據(jù)Es =6.0MPa， fk=p0 ，查表得到查表得到s =1.17.7.基礎(chǔ)最終沉降量基礎(chǔ)最終沉降量 s= s s =61.2mm五、沉降分析中的若干問題五、沉降分析中的若干問題n1.土的回彈與再壓縮土的回彈

25、與再壓縮pe彈性變形彈性變形塑性變形塑性變形adbcb 壓縮曲線壓縮曲線回彈曲線回彈曲線再壓縮曲線再壓縮曲線n1.1.土的卸荷回彈曲線不與原土的卸荷回彈曲線不與原壓縮曲線重合，說明土不是壓縮曲線重合，說明土不是完全彈性體，其中有一部分完全彈性體，其中有一部分為不能恢復(fù)的塑性變形為不能恢復(fù)的塑性變形n2.2.土的再壓縮曲線比原壓縮土的再壓縮曲線比原壓縮曲線斜率要小得多，說明土曲線斜率要小得多，說明土經(jīng)過壓縮后，卸荷再壓縮時(shí)，經(jīng)過壓縮后，卸荷再壓縮時(shí)，其壓縮性明顯降低其壓縮性明顯降低n2.粘性土沉降的三個(gè)組成部分粘性土沉降的三個(gè)組成部分scdssssn1.1.sd 瞬時(shí)沉降瞬時(shí)沉降n2.2.sc

26、固結(jié)沉降固結(jié)沉降n3.3. ss 次固結(jié)沉降次固結(jié)沉降n3.3.土的應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性的影響土的應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性的影響土的應(yīng)力歷史：土的應(yīng)力歷史：土體在歷史上曾經(jīng)受到過的應(yīng)力狀態(tài)土體在歷史上曾經(jīng)受到過的應(yīng)力狀態(tài)先期固結(jié)壓力先期固結(jié)壓力pc ：土在其生成歷史中曾受過的最大有土在其生成歷史中曾受過的最大有效固結(jié)壓力效固結(jié)壓力討論：討論：對(duì)試樣施加壓力對(duì)試樣施加壓力p時(shí)，壓縮曲線形狀時(shí)，壓縮曲線形狀ppc正常壓縮曲線，斜率陡，土體壓縮量大正常壓縮曲線，斜率陡，土體壓縮量大 土層的先期固結(jié)壓力對(duì)其固結(jié)程度土層的先期固結(jié)壓力對(duì)其固結(jié)程度和壓縮性有明顯的影響，用先期固結(jié)和壓縮性有明顯的影響，用先期固

27、結(jié)壓力壓力pc與現(xiàn)時(shí)的土壓力與現(xiàn)時(shí)的土壓力p0的比值描述的比值描述土層的應(yīng)力歷史，將粘性土進(jìn)行分類土層的應(yīng)力歷史，將粘性土進(jìn)行分類n1.1.正常固結(jié)土正常固結(jié)土先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)時(shí)的土壓力先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)時(shí)的土壓力pcp0n2.2.超固結(jié)土超固結(jié)土先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)時(shí)的土壓力先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)時(shí)的土壓力pcp0n3.3.超固結(jié)土超固結(jié)土先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)時(shí)的土壓力先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)時(shí)的土壓力pc30%近似取第一項(xiàng)近似取第一項(xiàng))4/exp(8122vZTUn土質(zhì)相同而厚度不同的兩層土，當(dāng)壓縮應(yīng)力分布和排水條土質(zhì)相同而厚度不同的兩層土，當(dāng)壓縮應(yīng)力分布和排水條件相同時(shí)，達(dá)到同一固結(jié)度時(shí)時(shí)間因素相等

28、件相同時(shí)，達(dá)到同一固結(jié)度時(shí)時(shí)間因素相等222121tHctHcvv222121HHtt 土質(zhì)相同、厚度不同土層，土質(zhì)相同、厚度不同土層，荷載和排水條件相同時(shí)，達(dá)到荷載和排水條件相同時(shí)，達(dá)到相同固結(jié)度所需時(shí)間之比等于相同固結(jié)度所需時(shí)間之比等于排水距離平方之比排水距離平方之比n結(jié)論：結(jié)論：對(duì)于同一地基情況，將單面排水改為雙面排水，要對(duì)于同一地基情況，將單面排水改為雙面排水，要達(dá)到相同的固結(jié)度，所需歷時(shí)應(yīng)減少為原來的達(dá)到相同的固結(jié)度，所需歷時(shí)應(yīng)減少為原來的1/4 各種情況下地基固結(jié)度的求解各種情況下地基固結(jié)度的求解地基固結(jié)度基本表達(dá)式中的地基固結(jié)度基本表達(dá)式中的Uz隨地基所受附加應(yīng)力和排水條件不隨地

29、基所受附加應(yīng)力和排水條件不同而不同，因此在計(jì)算固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系時(shí)也應(yīng)區(qū)別對(duì)待同而不同，因此在計(jì)算固結(jié)度與時(shí)間的關(guān)系時(shí)也應(yīng)區(qū)別對(duì)待n1.1.適用于地基土在其自重作用下已固結(jié)完成，基底面積很大而壓縮適用于地基土在其自重作用下已固結(jié)完成，基底面積很大而壓縮土層又較薄的情況土層又較薄的情況n2.2.適用于土層在其自重作用下未固結(jié)，土的自重應(yīng)力等于附加應(yīng)力適用于土層在其自重作用下未固結(jié)，土的自重應(yīng)力等于附加應(yīng)力n3.3.適用于地基土在自重作用已固結(jié)完成，基底面積較小，壓縮土層適用于地基土在自重作用已固結(jié)完成，基底面積較小，壓縮土層較厚，外荷在壓縮土層的底面引起的附加應(yīng)力已接近于零較厚，外荷在壓縮土層的

30、底面引起的附加應(yīng)力已接近于零n4.4.視為視為1、2種附加應(yīng)力分布的疊加種附加應(yīng)力分布的疊加n5.5.視為視為1、3種附加應(yīng)力分布的疊加種附加應(yīng)力分布的疊加1 12 23 34 45 5H 利用壓縮層透水面上壓縮利用壓縮層透水面上壓縮應(yīng)力與不透水面上壓縮應(yīng)力應(yīng)力與不透水面上壓縮應(yīng)力之比，繪制固結(jié)度與時(shí)間因之比，繪制固結(jié)度與時(shí)間因素曲線，確定相應(yīng)固結(jié)度素曲線，確定相應(yīng)固結(jié)度透水面上的壓縮應(yīng)力透水面上的壓縮應(yīng)力不透水面上的壓縮應(yīng)力不透水面上的壓縮應(yīng)力三、例題分析三、例題分析n【例】厚度厚度H= =10m粘土層，上覆透水層，下臥不透水層，粘土層，上覆透水層，下臥不透水層，其壓縮應(yīng)力如下圖所示。粘土層

31、的初始孔隙比其壓縮應(yīng)力如下圖所示。粘土層的初始孔隙比e1= =0.8，壓壓縮系數(shù)縮系數(shù)a= =0.00025kPa-1，滲透系數(shù)滲透系數(shù)k= =0.02m/ /年。試求：年。試求： 加荷一年后的沉降量加荷一年后的沉降量St 地基固結(jié)度達(dá)地基固結(jié)度達(dá)Uz= =0.75時(shí)所需要的歷時(shí)時(shí)所需要的歷時(shí)t 若將此粘土層下部改為透水層，則若將此粘土層下部改為透水層，則Uz= =0.75時(shí)所需歷時(shí)時(shí)所需歷時(shí)t157kPa235kPaHp粘土層粘土層不透水層不透水層【解答】解答】n1.當(dāng)當(dāng)t=1年的沉降量年的沉降量 mmHeaSz27311地基最終沉降量地基最終沉降量年年/4 .14)1 (21maekcwv固結(jié)系數(shù)固結(jié)系數(shù)時(shí)間因素時(shí)間因素144.02tHcTvv5 .1157235查圖表得到查圖表得到Ut= =0.45加荷一年的沉降量加荷一年的沉降量mmSUSzt123n2.當(dāng)當(dāng)Uz=0.75所需的歷時(shí)所需的歷時(shí)t 由由Uz=0.75，1.5查圖得查圖得到到Tv0.47年年26