土力學(xué)82土的變形課件

1、學(xué)習(xí)東南大學(xué)土力學(xué)82土的變形學(xué)習(xí)東南大學(xué)土力學(xué)82土的變形6.1 概述 6.2 地基變形的彈性力學(xué)公式6.3 地基最終沉降量6.4 路基的沉降與位移6.5 地基變形與時間的關(guān)系第6章：地基變形6.1 概述 第6章：地基變形關(guān)西國際機(jī)場世界最大人工島http:/www.kiac.co.jp/6.5 地基變形與時間的關(guān)系關(guān)西國際機(jī)場http:/www.kiac.co.jp/6.關(guān)西國際機(jī)場世界最大人工島1986年：開工1990年：人工島完成1994年：機(jī)場運(yùn)營面積：4370m1250m填筑量：180106m3平均厚度：33m地基：15-21m厚粘土6.5 地基變形與時間的關(guān)系關(guān)西國際機(jī)場1986

2、年：開工6.5 地基變形與時間的關(guān)系設(shè)計(jì)時預(yù)測沉降：5.77.5 m完成時實(shí)際沉降：8.1 m，5cm/月(1990年)預(yù)測主固結(jié)完成：20年后比設(shè)計(jì)超填： 3.0 m問題：沉降大且有不均勻沉降日期測 點(diǎn) 及 沉 降 值（m）123578101112151617平均00-1210.69.712.811.710.613.011.610.312.712.59.014.111.701-1210.89.913.011.910.713.211.810.512.911.906-1211.510.513.712.511.113.812.411.013.613.39.515.012.5設(shè)

3、計(jì)時預(yù)測沉降：問題：沉降大且有不均勻沉降日期測 點(diǎn) 及 沉 沉降與時間之間的關(guān)系：飽和土層的滲流固結(jié)問題：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)理論不可壓縮層可壓縮層p一維滲流固結(jié)6.5 地基變形與時間的關(guān)系 沉降與時間之間的關(guān)系：飽和土層的滲流固結(jié)問題：固結(jié)沉降的速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)沉降時間的工程問題固結(jié)系數(shù)的測定飽和土體的滲流固結(jié)理論6.5 地基變形與時間的關(guān)系飽和土一維滲流固結(jié)理論（Terzaghi滲流固結(jié)理論）飽和滲透固結(jié)理論: 土(多孔多相松散介質(zhì)), 土體變形過程, 創(chuàng)始人Terzaghi教授,一維滲

4、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6.5 地基變形與時間的關(guān)系滲透固結(jié)理論: 土(多孔多相松散介質(zhì)), 土體變形過程, 創(chuàng)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)的簡化模型pz=p不透水巖層飽和壓縮層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不變形的鋼筒6.5 地基變形與時間的關(guān)系Terzaghi一維滲流固結(jié)模型 實(shí)踐背景：大面積均布荷載側(cè)鋼筒彈簧 水體 帶孔活塞 活塞小孔大小滲透固結(jié)過程初始狀態(tài)邊界條件相間相互作用物理模型p側(cè)限條件 土骨架 孔隙水 排水頂面 滲

5、透性大小土體的固結(jié)pTerzaghi一維滲流固結(jié)模型6.5 地基變形與時間的關(guān)系鋼筒滲透固結(jié)過程初始狀態(tài)邊界條件相間相互作用物理模型p側(cè)限條p附加應(yīng)力: z=p超靜孔壓: u=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=pTerzaghi一維滲流固結(jié)模型6.5 地基變形與時間的關(guān)系p附加應(yīng)力: z=p附加應(yīng)力:z=p附加應(yīng)力:z=p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,瞬時施加，總應(yīng)力不隨時間變化 基本假定 基本變量總應(yīng)力已知有效應(yīng)力原理超靜

6、孔隙水壓力的時空分布數(shù) 學(xué) 模 型6.5 地基變形與時間的關(guān)系土層是均質(zhì)且完全飽和 基本假定 基本變量總應(yīng)力已知有效應(yīng)力原u0=pt=0u=p z =0t=u=0 z =pzu0tu0p不透水巖層z排水面Hu ：超靜孔壓z ：有效應(yīng)力p ：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)的過程取決于土層可壓縮性（總排水量）和滲透性（滲透速度）數(shù) 學(xué) 模 型6.5 地基變形與時間的關(guān)系u0=pt=0t=zu0t1 1 常見計(jì)算條件6.5 地基變形與時間的關(guān)系地基的平均固結(jié)度計(jì)算（1） 壓縮應(yīng)力分布不同時工程背景H小，（2）雙面排水時無論哪種情況，均按情況1計(jì)算壓縮土層深度H取1/2

7、值應(yīng)力分布基本情況 1 2 3 4 5透水透水2H地基的平均固結(jié)度計(jì)算 常見計(jì)算條件6.5 地基變形與時間的關(guān)系（2）雙面排水時無論哪種情況，均按情況1計(jì)算應(yīng)力分布基本情況有關(guān)沉降時間的工程問題求某一時刻t的固結(jié)度與沉降量求達(dá)到某一固結(jié)度所需要的時間根據(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6.5 地基變形與時間的關(guān)系有關(guān)沉降時間的工程問題求某一時刻t的固結(jié)度與沉降量6.5 求某一時刻t的固結(jié)度與沉降量Tv=Cvt/H2St=Ut S有關(guān)沉降時間的工程問題t6.5 地基變形與時間的關(guān)系求某一時刻t的固結(jié)度與沉降量Tv=Cvt/H2St=Ut S求達(dá)到某一沉降量(固結(jié)度)所需要的時間

8、Ut= St /S從 Ut 查表（計(jì)算）確定 Tv 有關(guān)沉降時間的工程問題6.5 地基變形與時間的關(guān)系求達(dá)到某一沉降量(固結(jié)度)所需要的時間Ut= St /S從根據(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)系有關(guān)沉降時間的工程問題對于各種初始應(yīng)力分布，固結(jié)度均可寫成：已知：t1S1t2S2公式計(jì)算，計(jì)算t3S36.5 地基變形與時間的關(guān)系根據(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)系有固結(jié)系數(shù)確定方法固結(jié)系數(shù) Cv為反映固結(jié)速度的指標(biāo), Cv 越大，固結(jié)越快，確定方法有四種： 直接計(jì)算法 直接測量法 時間平方根法經(jīng)驗(yàn)方法 時間對數(shù)法經(jīng)驗(yàn)方法 固結(jié)方程：6.5 地基變形與時間的關(guān)系

9、固結(jié)系數(shù)確定方法固結(jié)系數(shù) Cv為反映固結(jié)速度的指標(biāo), Cv 直接計(jì)算法k與a均是變化的Cv在較大的應(yīng)力范圍內(nèi)接近常數(shù)精度較低 壓縮試驗(yàn) a 滲透試驗(yàn) k6.5 地基變形與時間的關(guān)系直接計(jì)算法k與a均是變化的 壓縮試驗(yàn) a6.5 地基變形與直接測量法 壓縮試驗(yàn) S-t曲線 因?yàn)?Ut=90% Tv=0.848由于次固結(jié)，S不易確定存在初始沉降，產(chǎn)生誤差6.5 地基變形與時間的關(guān)系直接測量法 壓縮試驗(yàn) S-t曲線 因?yàn)?Ut=90% SOS90AS60Ut60%時二線基本重合，之后逐漸分開當(dāng)Ut=90%時，時間平方根法 校正初始沉降誤差去除次固結(jié)影響6.5 地基變形與時間的關(guān)系SOS90AS60U

10、t60%時二線基本重合，之后逐漸分開時SOS90A繪制壓縮試驗(yàn)S-t1/2 曲線做近似直線段的延長線交S軸于S0，即為主固結(jié)的起點(diǎn)，dS為的初始壓縮量從S0作直線S0A，其橫坐標(biāo)為直線的1.15倍直線S0A與試驗(yàn)曲線之交點(diǎn)A所對應(yīng)的t值為t90dSS0時間平方根法6.5 地基變形與時間的關(guān)系SOS90A繪制壓縮試驗(yàn)S-t1/2 曲線dSS0時間平方達(dá)西定律:提示1）本章的“u” -超靜孔壓，總孔壓的一部分h總 = h靜 + h超靜 = z + u靜/w + u超靜/w實(shí)際上應(yīng)有:2）本章的“z” -附加有效應(yīng)力，總有效應(yīng)力的一部分38達(dá)西定律:提示1）本章的“u” -超靜孔壓，總孔壓的一部分h自學(xué)利用沉降觀測資料推算后期沉降量6.5 地基變形與時間的關(guān)系自學(xué)利用沉降觀測資料推算后期沉降量6.5 地基變形與時間的關(guān)小 結(jié)土的壓縮特性測試方法一