土的工程绪论土的工程 (137).pdf

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1、 4.6.2 饱和土的单向固结饱和土的单向固结理论理论基本概念基本概念 单向固结:土中的孔隙水只沿一个方向渗流，同时土颗粒也只有同一方向的位移。单向固结单向固结 H H 土土 样样 排水面排水面 均布荷载均布荷载 竖向排水竖向排水 侧限侧限固结固结仪仪 单向固结单向固结 1.土层是均质、各向同性、完全饱和的；2.在固结过程中，土颗粒和孔隙水是不可压缩的；3.土层仅在竖向排水固结（单向）；4.土层的压缩速率取决于自由水的排出速率，且土中水的渗流符合达西定律；5.受压土层的渗透系数和压缩系数为常数；6.外荷载一次瞬时施加的，且沿土层深度均匀分布。K.Terzaghi(1883-1963)太沙基单向

2、固结理论太沙基单向固结理论基本假设基本假设 太沙基单向固结太沙基单向固结微分微分方程方程式：式：式中：Cv为土的竖向渗透固结系数，cm2/年；k为土的渗透系数，cm/年；a为土的压缩系数，cm2/N；e1为土层初始孔隙比。tzCuu2V2）（aCk+e1wV1（a）太沙基单向固结太沙基单向固结微分微分方程方程式式 单面排水 微单元体 饱和黏性土层单向固结过程 单向固结微分方程推导单向固结微分方程推导思路思路:律定西达:量流zQxyz tkuzzzzQz txyz t kxydzdtxyz tQvhkuvkizzQvAvxyxyQvzzQQztQ tz tQQdd dd ddd d=d dd d

3、=d dd dd dd dd dd(d)ddd dw22w2222（b）（c）渗流引起的流量的变化量 dt时间内微单元体的流入流出水量的变化量dQ 土力学土力学 Soil MechanicsSoil Mechanics 廖红建教授主讲廖红建教授主讲 理原力应效有和线曲缩压据根tzCuutazukuezetxyz txyz tkuauetVxyz tauQVww11d dd dd dd d1dd dd ddd2V22121221vv思路：在dt时间段内，流经微元体引起的流量的变化量，应等于微元体中孔隙体积的减小量。（d）（e）饱和土单向固结微分方程式（f）（a）土力学土力学 Soil Mecha

4、nicsSoil Mechanics 廖红建教授主讲廖红建教授主讲 HuezTm2 sin 1m4m 1zt4zmV22HTtC2vV（g）根据固结土层的的初始条件初始条件和边界条件边界条件，应用傅里叶傅里叶级数级数，求得固结微分方程的解 t 为土体固结时间；H为最大排水距离，当土层为单面排水时，H为土层的厚度；当土层上下双面排水时，H为土层厚度的一半；z为附加应力，不随深度变化。时间因子 奇数正整数 固结微分方程式的求解固结微分方程式的求解 土层的平均固结度平均固结度：ezzzsaUesuzuzzaHHHHHH1ddd11()ddd1000zzzt1t00zztzt0zt 将固结微分方程的解

5、uzt 代入上式，可得：可查不同附加应力分布及排水条件下的UtTV关系曲线。UT1e82t4V2（h）（i）土力学土力学 Soil MechanicsSoil Mechanics 廖红建教授主讲廖红建教授主讲 可以解决如下两类问题：1）求经历 t 时间的沉降 st 根据k、a、e1、H、t，可计算时间因子Tv，查UtTV图可得Ut，已知土层的最终沉降量s，就可以求得st。2）求土层达到沉降st所需的时间t 根据已知的最终沉降量s和要达到的沉降量st，计算平均固结度Ut，再查图得时间因子Tv，可以求得所需的固结时间t。土力学土力学 Soil MechanicsSoil Mechanics 廖红建教授主讲廖红建教授主讲