土的压缩与固结.pptx

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1、5.2 土的压缩与地基的沉降5.2.1 土的压缩1、土体变形机理分析所以：第1页/共80页土体中水重的变化率由下列原因引起：1）饱和度变化；2）孔隙比变化；3）水容重变化；4）土粒容重变化。土的孔隙比变化和饱和度变化组合：1）孔隙比与饱和度均为常数；2）饱和度为常数，孔隙比变化；3）孔隙比为常数，饱和度变化变化；4）孔隙比与饱和度均变化。第2页/共80页2、土体压缩的一般规律室内压缩试验第3页/共80页第4页/共80页1）压缩曲线和压缩过程曲线第5页/共80页第6页/共80页2）压缩性指标：压缩系数：体积压缩系数：压缩模量：压缩指数：固结系数：先期固结压力Pc：次压缩系数：第7页/共80页1）

2、压缩指数Cc和压缩系数av之间关系：2）变形模量和压缩模量的关系：由虎克定律：压缩试验时：则可得：第8页/共80页又由虎克定律：可得：对于压缩试验：所以：由此可得：第9页/共80页5.2.3 沉降产生原因和类型1.引起地基沉降的可能原因第10页/共80页2.沉降的类型 瞬时沉降Si 固结沉降Sc 次压缩（固结）沉降Ss第11页/共80页5.2.4 瞬时沉降和次压缩沉降1、瞬时沉降1）基本解答1）均布荷载柔性基础下的瞬时沉降第12页/共80页3）考虑基础有限厚度和基础埋深的瞬时沉降第13页/共80页4）弹性模量的确定5）瞬时沉降的修正或第14页/共80页2、次压缩（固结）沉降第15页/共80页5

3、.3 地基沉降计算5.3.1 计算方法综述第16页/共80页5.3.2 单向压缩沉降计算法1、基本方法2、分层总和法第17页/共80页5.3.3 考虑三向变形效应的单向压缩沉降计算法对于饱和土体，B=1.0，式（5-18）可以写为下式：比较上式和（5-18），可得：第18页/共80页总沉降量：第19页/共80页5.3.4 三向变形沉降计算法令第20页/共80页代入（5-26）式，得：对于平面应变问题：令：第21页/共80页地基沉降：第22页/共80页5.3.8 曲线拟合法第23页/共80页5.4 单向固结理论 当t=0时：当t0时：当tt1时：单向固结模型：第24页/共80页1、太沙基一维渗流

4、固结理论1）基本假定 土体均质、各向同性、完全饱和；土颗粒和水均不可压缩；土层压缩和土中水的渗流只沿竖向发生，是一维的；土中水的渗流服从达西定律，且渗透系数k保持不变；土的压缩系数a在固结过程中保持不变；外荷载是一次瞬时施加的。第25页/共80页2）固结方程(1)连续性条件：dt时间内微元体的排水量的变化等于微元体在dt时间内的 竖向压缩量。根据达西定律：压力水头h是由外荷载产生的孔隙水压力产生：dt时间内微元体排水量的变化：第26页/共80页所以：可得：dt时间内微元体的体积变化为：又由：则可得：第27页/共80页由渗流连续方程dQ=dV，可得：根据有效应力原理：所以有：第28页/共80页太

5、沙基一维固结微分方程固结系数3）固结方程的解起始条件与边界条件：第29页/共80页固结方程的解：如起始超静孔隙水压力不随深度变化，即u0为常数：其中：4）固结度第30页/共80页第31页/共80页平均固结度：固结沉降：第32页/共80页5）起始超静孔隙水压力非均匀分布的情况第33页/共80页5.5 单向固结的复杂情况5.5.1 加荷随时间变化1、理论解第34页/共80页第35页/共80页第36页/共80页1、简化图解法（1）施工期，tt0（2）刚竣工和竣工后，第37页/共80页5.5.3 地基为成层土1、当量层法某时刻t，对第二层土：化为当量厚度：以上两式相等，故有：第38页/共80页2、平均

6、指标法平均指标：代入式（5-96），可得：第39页/共80页5.6 二维和三维固结第40页/共80页5.6.1 太沙基伦杜立克理论渗流连续方程：将达西定律代入：当各向同性时：第41页/共80页土体体积变化：根据有效应力原理：根据广义虎克定律：第42页/共80页或者：对于二维固结：对于一维固结：且有如下关系：第43页/共80页5.6.2 比奥（Biot）固结理论平衡方程：根据有效应力原理：第44页/共80页或者：第45页/共80页几何方程：物理方程：第46页/共80页或者：把几何方程代入物理方程，再把物理方程代入平衡方程，得：第47页/共80页式中：再根据渗流连续条件，得：或：根据虎克定律，有：

7、（5-123）代入（5-123），则：第48页/共80页对于二维问题：5.6.3 比奥固结理论和准多维固结理论的比较1、两种理论的推导依据2、曼德尔克雷尔效应第49页/共80页第50页/共80页第51页/共80页3、超静水压力消散的比较第52页/共80页4、固结度的比较第53页/共80页5.6.4 三向固结的轴对称问题砂井地基的排水固结砂井固结：沿垂直方向（z轴）的渗流；垂直于z轴的平面内的轴对称渗流。第54页/共80页1、理想砂井排水固结卡雷洛（Carrilo）证明：理想砂井的巴隆（Barron）解：1）自由竖向应变假定；2）等竖向应变假定。第55页/共80页边界条件和初始条件：固结方程的解：式中：第56页/共80页巴隆解的固结度表达式：第57页/共80页2、考虑井阻与涂抹效应的砂井地基排水固结边界条件和初始条件：第58页/共80页固结方程的解：固结度的表达式：塑料排水带：第59页/共80页第60页/共80页第61页/共80页第62页/共80页第63页/共80页第64页/共80页第65页/共80页第66页/共80页第67页/共80页第68页/共80页第69页/共80页第70页/共80页第71页/共80页第72页/共80页第73页/共80页第74页/共80页第75页/共80页第76页/共80页第77页/共80页第78页/共80页第79页/共80页感谢您的观看！第80页/共80页