最新土力学-第四章-土的变形性质及地基沉降计算幻灯片.ppt

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1、土力学土力学-第四章第四章-土的变形性土的变形性质及地基沉降计算质及地基沉降计算由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触水槽水槽内环内环环刀环刀透水石透水石试样试样传压板传压板百分表百分表测定：测定：轴向应力轴向应力轴向变形轴向变形时间时间试验结果：试验结果：P1s1e1e0Pte stP2s2e2P3s3e3110s0wde1sV1sV0V1eVeVV2s压缩前压缩前压缩后压缩后0001Heeesii0001iiseeeH000111iiiiHHHseee1221tanppeepeaP1一般指地基某深度处土中竖向自重应力；一般指地基某深度处土中竖向

2、自重应力；P2地基某深度处自重应力与附加应力之和；地基某深度处自重应力与附加应力之和；e1相应于相应于p1作用下压缩稳定后土的孔隙比；作用下压缩稳定后土的孔隙比；e2相应于相应于p2作用下压缩稳定后土的孔隙比；作用下压缩稳定后土的孔隙比；我国我国建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范规定规定a1-20.1 Mpa-1 属属压缩性土。压缩性土。0.1a1-21 超固结状态超固结状态 天然土层在地质历史上受过的固天然土层在地质历史上受过的固结压力结压力pc大于目前上覆压力大于目前上覆压力p1。 天然土层在历史上最大固结压力作用下压缩稳定，但天然土层在历史上最大固结压力作用下压缩稳定，但沉积后土层

3、厚度无大变化，以后也没有受到过其他荷载的沉积后土层厚度无大变化，以后也没有受到过其他荷载的继续作用。继续作用。OCR1 正常固结状态正常固结状态土层逐渐沉积到现在地面，但没有达到固结稳定状态；土层逐渐沉积到现在地面，但没有达到固结稳定状态；沉积后经历年代时间不久，其自重固结作用尚未完成，将沉积后经历年代时间不久，其自重固结作用尚未完成，将来固结完成后如图中虚线。来固结完成后如图中虚线。OCR0时，随着荷载作用时间的迁延，受到超静水压力的水时，随着荷载作用时间的迁延，受到超静水压力的水开始从活塞排水孔排出，活塞下降，弹簧开始承受一部分压力，开始从活塞排水孔排出，活塞下降，弹簧开始承受一部分压力，

4、并逐渐增大；相应孔隙水压力减小。并逐渐增大；相应孔隙水压力减小。,0而zzuu （1） （2） （3）（3）当）当t趋于无穷大时，水从排水孔充分排出，超静水压力为零，趋于无穷大时，水从排水孔充分排出，超静水压力为零，孔隙水压力完全消散，活塞最终下降到总应力由弹簧承担，饱和土孔隙水压力完全消散，活塞最终下降到总应力由弹簧承担，饱和土的渗透固结完成。的渗透固结完成。,0zu （1） （2） （3）结论：结论：饱和土的渗透固结也就是孔隙水压力逐渐饱和土的渗透固结也就是孔隙水压力逐渐消散和有效应力相应增长的过程。消散和有效应力相应增长的过程。Terzaghi单向固结理论单向固结理论tzzqtqtzzq

5、qddddd单元体的渗流条件单元体的渗流条件tzzuktzzqwdddd22zukkivAqw单元体的变形条件单元体的变形条件微单元体孔隙体积的变化率：tzteetzyxeetttVVdd11 dddd1dp-uapaedddtuatupatetztueattVVdd1 dtuzuaekw221Vwcaek1tuzucv22该式称为一维固结微分方程，该式称为一维固结微分方程，Vc称为固结系数。称为固结系数。单元体的渗流连续条件单元体的渗流连续条件初始条件、边界条件如下：初始条件、边界条件如下：0,0,0,00,00,000uHztzuHzt uztp uHztz时无渗流不透水时时时vTmmmz

6、tzeHzmmu41,222sin14m正奇数正奇数(1、3、5）；）；e自然对数的底；自然对数的底；TV 竖向固结时间因素，竖向固结时间因素， ,t为时间，为时间，H为压缩土为压缩土层最远排水距离，单面排水时，层最远排水距离，单面排水时，H取土层厚度；双面排水取土层厚度；双面排水时，时，H取土层厚度之半。取土层厚度之半。2HtcTVV有了孔隙水压力u随时间t和深度z变化的函数解，即可求得地基在任一时间的固结沉降。此时，通常要用到地基的固结度U这个指标，其定义如下：cctcctsUsssUtt或固结度固结度HzHztdzdzuzeazueaU00H0zH0ztzt1d1d1固结度固结度VTmm

7、memU4122t22181VVTTU49exp914exp81222t或VTeU42t281固结度固结度固结度与时间因素的关系固结度与时间因素的关系n土层的平均固结度是时间因数Tv的单值函数，它与所加的附加应力的大小无关，但与土层中附加应力的分布形态有关。固结度及其应用固结度及其应用利用图4-28和式4-57，可以解决下列两类沉降计算问题；n已知土层的最终沉降量，求某一固结历时t已完成的沉降；n已知土层的最终沉降量，求土层完成某一沉降量所需的时间。固结度及其应用固结度及其应用【例题1】设饱和粘土层的厚度为10m，位于不透水坚硬岩层上，由于基底上作用着竖直均布荷载，在土层中引起的附加应力的大小和分布如图所示。若土层的初始孔隙比e1为0.8，压缩系数av为2.510-4kPa，渗透系数k为2.0cm/y。试问:(1)加荷一年后，基础中心点的沉降量为多少？(2)当基础的沉降量达到20cm时需要多少时间？例题分析例题分析实测沉降实测沉降-时间关系的经验公式时间关系的经验公式瞬时沉降瞬时沉降（不排水沉降，（不排水沉降，畸变沉降）畸变沉降）固结沉降固结沉降（主固结沉降）（主固结沉降）次固结沉降次固结沉降dcsssss地基沉降三个组成部分地基沉降三个组成部分021bpEs影响系数影响系数蠕变蠕变松弛松弛