第五章土的壓縮性與地基沉降計(jì)算

第五章土的壓縮性與地基沉降計(jì)算第1頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三本章主要內(nèi)容土的壓縮性地基最終沉降量計(jì)算地基沉降與時(shí)間的關(guān)系

沉降的大小沉降的過程試驗(yàn)方法、壓縮性指標(biāo)第2頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三學(xué)習(xí)該章內(nèi)容的目的地基沉降過大將影響建筑物的正常使用，某些情況下甚至造成建筑物的破壞，因此須進(jìn)行沉降計(jì)算，預(yù)知工程建成后將產(chǎn)生的最終沉降量，判斷地基變形是否超出允許的范圍，以便在建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，為采取相應(yīng)的工程措施提供科學(xué)依據(jù)，保證建筑物的安全。地基最終沉降量計(jì)算第3頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三不均勻沉降引起路面的變形第4頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三（墨西哥城）地基的沉降及不均勻沉降第5頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三工程實(shí)例由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸第6頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三地基的變形不是瞬時(shí)完成的，地基在建筑物荷載作用下要經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間才能達(dá)到最終沉降量。在工程設(shè)計(jì)中，除了要知道地基最終沉降量外，往往還需要知道沉降隨時(shí)間的變化過程即沉降與時(shí)間的關(guān)系。地基沉降與時(shí)間的關(guān)系第7頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三地基最終沉降量計(jì)算地基沉降與時(shí)間的關(guān)系土的壓縮性第8頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)土的壓縮性一.土的壓縮性土體在壓力作用下體積縮小的特性土的壓縮土粒的壓縮土中水的壓縮孔隙體積減小工程常見壓力水平下可忽略不計(jì)實(shí)質(zhì)土體受壓后，粒間聯(lián)結(jié)破壞，土顆粒重新排列，土的孔隙體積減小定義：第9頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三固結(jié)容器：環(huán)刀、護(hù)環(huán)、導(dǎo)環(huán)、透水石、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)量二.室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)1.試驗(yàn)設(shè)備第10頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三施加垂直荷載，靜置至變形穩(wěn)定逐級(jí)加大荷載百分表加壓上蓋試樣透水石護(hù)環(huán)環(huán)刀壓縮容器側(cè)限壓縮試驗(yàn)測(cè)定：

2.側(cè)限壓縮試驗(yàn)各級(jí)荷載Pi作用下變形達(dá)到穩(wěn)定時(shí)土樣的壓縮量Hi，換算相應(yīng)的孔隙比ei,繪制土樣壓縮曲線HiHiH0Pi注意：土樣受荷時(shí)，由于受到環(huán)刀及護(hù)環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形側(cè)限試樣第11頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三3、由Hi求ei公式推導(dǎo)已知：試樣初始高度H0，試樣初始孔隙比e0，第i級(jí)壓力pi作用下，試樣的壓縮變形Hi欲求：第i級(jí)壓力pi作用下，變形穩(wěn)定后土樣的孔隙比ei

假定：受壓前后土粒體積不變、土樣橫截面面積不變。受壓前后H0H0HiHi受壓前受壓后即其中Pi第12頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三三.壓縮曲線與壓縮指標(biāo)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可繪制e-P或e-lgP壓縮曲線e-P曲線（1）壓縮系數(shù)ae-p曲線愈陡,說明土的壓縮性愈高。所以，曲線上任意一點(diǎn)的切線斜率a就表示了相應(yīng)于壓力作用下土的壓縮性。壓縮系數(shù)：設(shè)壓力由P1增加到P2，孔隙比由e1減小到e2。此時(shí)，土的壓縮性可由割線M1M2的斜率表示：1.e-P曲線及有關(guān)指標(biāo)第13頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三ep01002003000.60.70.80.91.0ep(kPa)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100-200kPa的a1-2值對(duì)不同土的壓縮性進(jìn)行比較幾點(diǎn)說明：土的類別a1-2(MPa-1)高壓縮性土>0.5中壓縮性土0.1-0.5低壓縮性土<0.1第14頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三（2）壓縮模量ESH1H1H2HP2P1定義：土在完全側(cè)限的條件下，豎向應(yīng)力增量與豎向應(yīng)變?cè)隽恐燃矗寒?dāng)應(yīng)力由P1增至P2時(shí)，土樣豎向應(yīng)變ES越大，則土的壓縮性越低第15頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三2.e-lgP曲線及土的壓縮指數(shù)Cc

將試驗(yàn)結(jié)果用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示，得到e-lgP曲線特點(diǎn)：壓力較大時(shí)，e-lgP曲線為直線壓縮指數(shù)Cc：e-lgP曲線直線段斜率a值隨壓力變化而變化，Cc值在壓力較大時(shí)保持常數(shù)，不隨壓力變化而變化Cc，土的壓縮性Cc<0.2低壓縮性土Cc>0.4高壓縮性土第16頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三四.變形模量E01.現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)（1）試驗(yàn)裝置反壓重物反力梁千斤頂基準(zhǔn)梁荷載板百分表定義:土樣在側(cè)向自由變形的條件下，豎向應(yīng)力增量與豎向應(yīng)變?cè)隽恐葴y(cè)定：現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)第17頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三（2）試驗(yàn)過程逐級(jí)加載，測(cè)量各級(jí)荷載下沉降隨時(shí)間的發(fā)展及穩(wěn)定時(shí)的沉降量s，繪制P-s曲線曲線的開始部分往往接近于直線，與直線段終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載稱為地基的比例界限荷載Pcr。當(dāng)P<Pcr時(shí)，地基的變形處于彈性變形階段，此時(shí)，地基的沉降可用彈性力學(xué)公式來計(jì)算：沉降影響系數(shù)，查表5-3壓縮模量與變形模量有何區(qū)別？第18頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三1.壓縮系數(shù)a，壓縮指數(shù)CC，壓縮模量Es，變形模量E0的定義。2.土的壓縮變形的實(shí)質(zhì)。3.e-p曲線，e-lgp曲線的特征。4.土的壓縮性的判別標(biāo)準(zhǔn)5.公式：第19頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)地基沉降實(shí)用計(jì)算方法S沉降量S1.地基的最終沉降量：是指地基在建筑物等其它荷載作用下，地基變形穩(wěn)定后的基礎(chǔ)底面的沉降量。沉降：地基受荷后所產(chǎn)生的豎向位移沉降與時(shí)間的關(guān)系最終沉降量2.地基沉降的原因：外因：主要是建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的附加應(yīng)力。（宏觀分析）內(nèi)因：土的三相組成。（微觀分析）第20頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三AAgz0pNetstressincreaseA)地基沉降的外因:通常認(rèn)為地基土層在自重作用下壓縮已穩(wěn)定，主要是建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的附加應(yīng)力。第21頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三B)內(nèi)因:土由三相組成，具有碎散性，在附加應(yīng)力作用下土層的孔隙發(fā)生壓縮變形，引起地基沉降。h3、計(jì)算的目的：在于確定建筑物的最大沉降量、沉降差和傾斜，并控制在容許范圍之內(nèi)，以保證建筑物的安全和正常使用。S<[S]滿足設(shè)計(jì)要求S>[S]不滿足設(shè)計(jì)要求第22頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三定義在地基沉降的計(jì)算深度范圍內(nèi)將土體劃分為若干土層，計(jì)算每層土的壓縮量s1,s2,s3,….,sn。然后累計(jì)起來，即為總的地基沉降量s。分層總和法SS1S2S3S4基本假設(shè)

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。在壓力作用下，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)。

為了彌補(bǔ)假定所引起誤差，取基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，以基底中點(diǎn)的沉降代表基礎(chǔ)的平均沉降第23頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三（一）單一壓縮土層的沉降計(jì)算在厚度為H1的土層上施加連續(xù)均勻的荷載PC，土體產(chǎn)生豎向壓縮變形H1H2s當(dāng)土中應(yīng)力：自重應(yīng)力P1總應(yīng)力P2（自重應(yīng)力+附加應(yīng)力）增加則孔隙比：受壓前孔隙比e1減小壓縮穩(wěn)定后的孔隙比e2側(cè)限條件時(shí),土樣受壓前后高度H1、H2與孔隙比e1、e2之間滿足如下關(guān)系：則土層的壓縮量不難證明：土層厚度內(nèi)的平均附加應(yīng)力第24頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三（二）單向壓縮分層總和法多層土?xí)r，總的沉降量等于各層土沉降量之和第i層土的自重應(yīng)力平均值第i層土的自重應(yīng)力平均值與附加應(yīng)力平均值之和e-p曲線上對(duì)應(yīng)于p1i,p2i時(shí)的孔隙比e-p曲線上對(duì)應(yīng)于p1i,p2i時(shí)的壓縮系數(shù)與壓縮模量。第25頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三1.分層一般：σz=0.2σc

下有軟土：σz=0.1σc（二）單向壓縮分層總和法計(jì)算步驟目的：土層性質(zhì)不同；精度要求不同性質(zhì)的土層應(yīng)分層地下水位處應(yīng)作分層面每層厚度hi≤0.4b，b為基礎(chǔ)寬度2.繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)以下地基中的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力曲線自重應(yīng)力應(yīng)從天然地面算起3.確定沉降計(jì)算深度附加應(yīng)力隨深度增加而逐漸減小，到達(dá)某一深度后，附加應(yīng)力的數(shù)值已很小，由它所引起的壓縮變形可忽略不計(jì)。因此沉降計(jì)算到此深度即可，該深度稱為沉降計(jì)算深度Zn內(nèi)有基巖時(shí)，算至基巖表面第26頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三4.計(jì)算各分層的自重應(yīng)力平均值P1i5.計(jì)算各分層的附加應(yīng)力平均值Pi6.計(jì)算各分層的總應(yīng)力平均值P2i7.由各層的P1i,P2i查相應(yīng)的壓縮曲線得到e1i,e2i8.計(jì)算各層的壓縮量9.計(jì)算總的沉降由e-p曲線可知，不同壓力區(qū)段土的壓縮指標(biāo)不同，P1i,P2i該如何取值？第27頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三應(yīng)力面積法一.計(jì)算公式

1.第i層土(Esi=C)在基底附加應(yīng)力作用下的壓縮變形dz取微分條段dz,該微分條段內(nèi)由于附加應(yīng)力作用產(chǎn)生的土體的壓縮量ds為:dsdzdz內(nèi)的豎向壓縮應(yīng)變第i層的豎向壓縮應(yīng)變（沉降）Ai=0~zi深度內(nèi)附加應(yīng)力圖形面積Ai-1=0~zi-1深度內(nèi)附加應(yīng)力圖形面積Ai為zi~zi-1深度內(nèi)附加應(yīng)力圖形面積第28頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三結(jié)論：均一土層內(nèi)的壓縮量為該土層內(nèi)附加應(yīng)力圖形的面積與壓縮模量的比值曲邊梯形1234面積為簡化計(jì)算，設(shè)想構(gòu)造一假想矩形，使A矩形=A曲邊梯形設(shè)矩形長為,高為Z，則：平均附加應(yīng)力系數(shù)，由m=z/b，n=l/b查表得第29頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三綜上所述，第i層的豎向壓縮應(yīng)變（沉降）2.基礎(chǔ)的平均沉降量為：基底附加壓力第30頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三3.沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為提高計(jì)算精度，《規(guī)范》規(guī)定將計(jì)算結(jié)果乘以沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)s加以修正,則地基的最終沉降量為：s沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)根據(jù)地基沉降觀測(cè)資料推算的最終沉降量計(jì)算沉降量無實(shí)測(cè)資料，可據(jù)查表得計(jì)算深度范圍內(nèi)各分層壓縮模量當(dāng)量值第31頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三二.計(jì)算深度

1.沉降計(jì)算深度zn應(yīng)該滿足3.簡化公式：無相鄰荷載影響，b在1～50m范圍內(nèi)由計(jì)算深度向上取厚度為Z的土層的計(jì)算變形值Z按基礎(chǔ)寬度b查相應(yīng)表格2.下有軟弱土層時(shí)，繼續(xù)向下算4.計(jì)算深度內(nèi)存在基巖，zn取至基巖表面為止第32頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三三.與傳統(tǒng)的分層總和法相比1.面積法采用“精確面積”，可減小分層，簡化計(jì)算2.沉降計(jì)算深度采用“變形比”的標(biāo)準(zhǔn)，各符合實(shí)際3.引入了修正系數(shù)s，綜合反應(yīng)了多種因素影響第33頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三用原位壓縮曲線計(jì)算最終沉降一.土的回彈與再壓縮加載歷程：加載至b點(diǎn)卸載重新加載1.回彈曲線與原始?jí)嚎s曲線不重合不能恢復(fù)的塑性變形2.再壓縮曲線比原始?jí)嚎s曲線斜率要小得多土樣經(jīng)過壓縮后，卸荷再壓縮時(shí)，其壓縮性明顯降低可恢復(fù)的彈性變形土的變形3.再壓縮曲線壓力值超過卸荷時(shí)的壓力值時(shí)，再壓縮曲線與初始?jí)嚎s曲線重合第34頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三土體在歷史上所承受過的應(yīng)力情況（包括最大應(yīng)力等）稱為應(yīng)力歷史二.土的應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性影響前期固結(jié)壓力：土體在固結(jié)過程中所受的最大有效應(yīng)力。

土層的前期固結(jié)壓力對(duì)其固結(jié)程度和壓縮性有明顯的影響，用前期固結(jié)壓力pc與現(xiàn)時(shí)的土壓力p0（一般為自重應(yīng)力）的比值OCR(超固結(jié)比）描述土層的應(yīng)力歷史，并對(duì)土層進(jìn)行分類1.正常固結(jié)土先期固結(jié)壓力pc=現(xiàn)時(shí)的土壓力p0，OCR=12.超固結(jié)土先期固結(jié)壓力pc>現(xiàn)時(shí)的土壓力p0，OCR>13.欠固結(jié)土先期固結(jié)壓力pc<現(xiàn)時(shí)的土壓力p0，OCR<1第35頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三巖層現(xiàn)有地面zh巖層現(xiàn)有地面剝蝕前地面zOCR=1正常固結(jié)土OCR>1超固結(jié)土OCR<1欠固結(jié)土A土層B土層巖層現(xiàn)有地面原有地面zh’C土層peadbcb

e0深度z處土層的壓縮曲線正常固結(jié)土：a點(diǎn)d點(diǎn)原始?jí)嚎s曲線欠固結(jié)土：c點(diǎn)d點(diǎn)原始?jí)嚎s曲線超固結(jié)土：b’點(diǎn)d點(diǎn)再壓縮曲線施加荷載增量P沉降量：欠>正>超第36頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三elgpCD在e-lgp曲線上，找出曲率最大點(diǎn)m作水平線m1作m點(diǎn)切線m2作m1,m2的角分線m3m3與試驗(yàn)曲線的直線段交于點(diǎn)BB點(diǎn)對(duì)應(yīng)于先期固結(jié)壓力Pcmrmin123pcCasagrande法AB三.前期固結(jié)壓力的確定e-lgp曲線上對(duì)應(yīng)于曲線段過渡到直線段某拐彎點(diǎn)的壓力值為前期固結(jié)壓力。第37頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三四.原位壓縮曲線的推求原位壓縮曲線：由室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)得的e-lgP曲線經(jīng)過修正得到的符合現(xiàn)場(chǎng)土實(shí)際壓縮性的關(guān)系曲線現(xiàn)場(chǎng)取樣室內(nèi)壓縮試驗(yàn)導(dǎo)致土體擾動(dòng)含水量變化卸荷不可避免e-lgP曲線修正原位壓縮曲線基本假定：土樣取出后不回彈，孔隙比保持不變，(e0,pc)點(diǎn)位于原狀土初始?jí)嚎s或再壓縮曲線上壓縮指數(shù)Cc和回彈指數(shù)Ce為常數(shù)e-lgP曲線上的e=0.42e0點(diǎn)不受到擾動(dòng)影響，未受擾動(dòng)的原位壓縮曲線也相交于該點(diǎn)第38頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三0.1110p(100kPa)1.00.80.60.4ee00.42e0擾動(dòng)增加原狀樣重塑樣不同擾動(dòng)程度試樣的室內(nèi)壓縮曲線第39頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三p(lg)1.正常固結(jié)土原位壓縮曲線的推求正常固結(jié)土先期固結(jié)壓力pc=自重應(yīng)力p0(e0,p0)位于原位壓縮曲線上以0.42e0在壓縮曲線上確定C點(diǎn)通過B、C兩點(diǎn)的直線即為所求的原位壓縮曲線推求方法原位壓縮曲線pc=p0第40頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三p(lg)D點(diǎn)(e0,p0)代表取土深度處土的應(yīng)力狀態(tài)運(yùn)用卡薩格蘭德法求出pcp0pc，相當(dāng)于再壓縮過程。過D點(diǎn)作斜率為Ce的直線交pc作用線于B點(diǎn)，DB為原位再壓縮曲線p>pc,土樣進(jìn)入正常固結(jié)狀態(tài)。在室內(nèi)壓縮曲線上取e=0.42e0的C點(diǎn),連接BC.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求方法原位再壓縮曲線2.超固結(jié)土原位再壓縮曲線的推求p0pcCe回彈指數(shù)，為e-lgp曲線上回彈曲線和再壓縮曲線的平均斜率第41頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三與分層總和法區(qū)別孔隙比由原位壓縮曲線查得可考慮土層的應(yīng)力歷史，區(qū)分正常固結(jié)土、欠固結(jié)土和超固結(jié)土分別進(jìn)行計(jì)算五.用原位壓縮曲線計(jì)算最終沉降第42頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三1.正常固結(jié)土層的沉降計(jì)算lgp第i層土修正后的原位壓縮曲線實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果Ccfi各層土：先期固結(jié)壓力pc=自重應(yīng)力p0設(shè)第i層土的平均應(yīng)力由p0i增加到p0i+pi,孔隙比的改變量為：p0ip0i+pi第i分層的原位壓縮指數(shù)第i分層的壓縮量基礎(chǔ)總沉降e0iei第i分層的平均自重應(yīng)力第i分層的平均附加應(yīng)力第43頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三2.欠固結(jié)土層的沉降計(jì)算各層土：先期固結(jié)壓力pc<自重應(yīng)力p0設(shè)第i層土的平均應(yīng)力由pci增加到p0i+pi,孔隙比的改變量為：第i分層的壓縮量基礎(chǔ)總沉降第i層土的實(shí)際有效應(yīng)力沉降自重應(yīng)力作用下繼續(xù)固結(jié)引起的沉降新增附加應(yīng)力作用下固結(jié)引起的沉降lgp第i層土修正后的原位壓縮曲線實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果Ccfipcip0i+pie0ie’ip0ie’’i第44頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三p0i+pi>pci3.超固結(jié)土層的沉降計(jì)算分兩種情況討論：lgp推定的原位壓縮曲線推定的原位再壓縮曲線CcCee’’ip0i+pip0ipcie’ilgp推定的原位壓縮曲線推定的原位再壓縮曲線CcCep0i+pip0ipcieip0i+pi<pci第45頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三p0i+pi>pcilgp推定的原位壓縮曲線推定的原位再壓縮曲線CcCee’’ip0i+pip0ipcie’ip0ipci,超固結(jié)階段pcip0i+pi,正常固結(jié)階段第i分層的壓縮量土層中p0i+pi>pci的土層總的沉降量土層中p0i+pi>pci的土層數(shù)n第i層土的原位回彈指數(shù)Cei第46頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三p0i+pi<pci土體始終處于超固結(jié)階段，孔隙比的變化只沿原位再壓縮曲線進(jìn)行第i分層的壓縮量土層中p0i+pi<pci的土層總的沉降量土層中p0i+pi<pci的土層數(shù)m總沉降lgp推定的原位壓縮曲線推定的原位再壓縮曲線CcCep0i+pip0ipciei第47頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)飽和粘性土地基沉降與時(shí)間的關(guān)系在工程設(shè)計(jì)中，除了要知道地基最終沉降量外，往往還需要知道沉降隨時(shí)間的變化過程即沉降與時(shí)間的關(guān)系。以便合理安排施工順序、控制施工速度及采取必要措施消除不利影響。地基的變形不是瞬時(shí)完成的碎石土和砂土地基：飽和粘性土地基：完成固結(jié)所需的時(shí)間較長固結(jié)在施工完畢后即能完成固結(jié)：土的壓縮隨時(shí)間增長的過程第48頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三一.飽和土的滲流固結(jié)飽和土的滲流固結(jié)模型整個(gè)模型模擬飽和土體中某點(diǎn)彈簧固體土顆粒骨架水土中自由水排水孔大小土的豎向透水性的大小整個(gè)模型可模擬飽和土體中某點(diǎn)的滲透固結(jié)過程外載P在土的孔隙水中引起的超靜孔隙水壓力(相對(duì)于土中原有靜水壓力的增量）土骨架中所產(chǎn)生的有效應(yīng)力第49頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三hh’h=0t=0,’=0,u=PPPt=,’=,u=0t>0,’,uu==PP’uPP’==’+u結(jié)論飽和土體的滲透固結(jié)過程就是土中孔隙水壓力不斷消散，有效應(yīng)力相應(yīng)增長的過程。某一點(diǎn)有有效應(yīng)力的增長程度就反映了該點(diǎn)土的固結(jié)完成程度第50頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三二.太沙基一維滲流固結(jié)理論

適用條件：荷載面積遠(yuǎn)大于壓縮土層的厚度，地基中孔隙水主要沿豎向滲流。1.基本假定：（1）土中水的滲流只沿豎向發(fā)生，服從達(dá)西定律；（2）土的滲透系數(shù)和壓縮系數(shù)為常數(shù)；（3）土顆粒和土中水都是不可壓縮的；（4）土是完全飽和的均質(zhì)、各向同性體；（5）外荷是一次瞬時(shí)施加。第51頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三2.單向固結(jié)微分方程的建立飽和粘土層厚為H，頂面透水，底面不透水，自重作用下固結(jié)完成?，F(xiàn)透水面上一次施加連續(xù)均布荷載，引起土層產(chǎn)生新的固結(jié)。在滲透固結(jié)過程中，任意一時(shí)刻：飽和粘土層頂面下深度為z處取一微元體，該微元體內(nèi)超靜孔隙水壓力關(guān)于深度z和時(shí)間t的微分方程為：一維固結(jié)微分方程k－滲透系數(shù)a－壓縮系數(shù)、

e－天然孔隙比式中土的豎向固結(jié)系數(shù)第52頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三3.一維固結(jié)微分方程求解0zH：u=zz=H：uz

0zH:u=0z=0：u=0初始條件邊界條件特解t－固結(jié)歷時(shí)，年式中:m－正奇數(shù)H－待固結(jié)土層的最遠(yuǎn)排水距離，m。單面排水時(shí)，H取土層厚度；雙面排水時(shí)，H取土層厚度的一半。TV－時(shí)間因素，第53頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三4.不同初始條件時(shí)，固始微分方程的特解單面排水時(shí)：雙面排水時(shí)：單面排水雙面排水第54頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三某點(diǎn)A的固結(jié)度：地基中某點(diǎn)A在t時(shí)刻豎向有效應(yīng)力z與總應(yīng)力z的比值Uz,t=0～1：表征一點(diǎn)超靜孔壓的消散程度zHzuoAz5.固結(jié)度的概念某一點(diǎn)有效應(yīng)力的增長程度反映了該點(diǎn)土的固結(jié)完成程度土層