土的变形及地基沉降计算.ppt

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1、第四章第四章 土的变形性质与地基沉降计算土的变形性质与地基沉降计算贵州大学土木工程学院土力学地基基础系列讲座九土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算基本内容：基本内容：基本内容：基本内容：这这这这是是是是本本本本课课课课程程程程的的的的重重重重点点点点。在在在在学学学学习习习习土土土土的的的的压压压压缩缩缩缩性性性性指指指指标标标标确确确确定定定定方方方方法法法法的的的的基基基基础础础础上上上上，掌掌掌掌握握握握地地地地基基基基最最最最终终终终沉沉沉沉降降降降量量量量计计计计算算算算原原原原理理理理和和和和地地地地基基基基固固固固结结结结问问问问题题题题的的的的分分分分析计算方法。析

2、计算方法。析计算方法。析计算方法。学习要求：学习要求：学习要求：学习要求：掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法；掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法；掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法；掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法；掌握地基最终沉降量计算方法；掌握地基最终沉降量计算方法；掌握地基最终沉降量计算方法；掌握地基最终沉降量计算方法；熟悉不同应力历史条件的沉降计算方法；熟悉不同应力历史条件的沉降计算方法；熟悉不同应力历史条件的沉降计算方法；熟悉不同应力历史条件的沉降计算方法；掌握掌握掌握掌握有效应力有效应力有效应力有效应力原理；原理；原理；原理；掌握太沙基一维掌握太沙基一维掌握太沙基一维掌握太沙基一

3、维固结理论固结理论固结理论固结理论；掌握地基沉降随时间变化规律。掌握地基沉降随时间变化规律。掌握地基沉降随时间变化规律。掌握地基沉降随时间变化规律。概述概述1 土土在在自自重重应应力力或或附附加加应应力力作作用用下下，地地基基土土要要产产生生附附加加变变形形，包包括括体体积积土土在在自自重重应应力力或或附附加加应应力力作作用用下下，地地基基土土要要产产生生附附加加变变形形，包包括括体体积积变变形形和和形形状状变变形形。对对于于土土来来说说，体体积积变变形形通通常常表表现现为为体体积积缩缩小小。我我们们把把这这变变形形和和形形状状变变形形。对对于于土土来来说说，体体积积变变形形通通常常表表现现为

4、为体体积积缩缩小小。我我们们把把这这种在外力作用下土体积缩小得特性称为种在外力作用下土体积缩小得特性称为种在外力作用下土体积缩小得特性称为种在外力作用下土体积缩小得特性称为土的压缩性土的压缩性土的压缩性土的压缩性。土的压缩性主要有两个土的压缩性主要有两个土的压缩性主要有两个土的压缩性主要有两个特点特点特点特点：土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的；土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的；土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的；土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的；由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时间，将由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时间，将由于孔隙

5、水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时间，将由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时间，将土的压缩随时间增长的过程称为土的压缩随时间增长的过程称为土的压缩随时间增长的过程称为土的压缩随时间增长的过程称为土的固结土的固结土的固结土的固结。在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移称为移称为移称为移称为沉降沉降沉降沉降。研究建筑物沉降包含两方面的内容：。研究建筑物沉降包含两方面的内容：。研究建筑

6、物沉降包含两方面的内容：。研究建筑物沉降包含两方面的内容：绝对沉降量的大小，亦即绝对沉降量的大小，亦即绝对沉降量的大小，亦即绝对沉降量的大小，亦即最终沉降最终沉降最终沉降最终沉降；沉降与时间的关系，主要介绍太沙基的沉降与时间的关系，主要介绍太沙基的沉降与时间的关系，主要介绍太沙基的沉降与时间的关系，主要介绍太沙基的一维固结理论一维固结理论一维固结理论一维固结理论。概述概述2土的压缩性概念土的压缩性概念土的压缩性概念土的压缩性概念 土体产生体积缩小的原因土体产生体积缩小的原因土体产生体积缩小的原因土体产生体积缩小的原因：固体颗粒的压缩；固体颗粒的压缩；固体颗粒的压缩；固体颗粒的压缩；孔隙水和孔隙

7、气体的压缩，孔隙气体的溶解；孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体的溶解；孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体的溶解；孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体的溶解；孔隙水和孔隙气体的排出。孔隙水和孔隙气体的排出。孔隙水和孔隙气体的排出。孔隙水和孔隙气体的排出。由于纯水的弹模约为由于纯水的弹模约为由于纯水的弹模约为由于纯水的弹模约为2102106 6kPakPa，固体颗粒的弹模为，固体颗粒的弹模为，固体颗粒的弹模为，固体颗粒的弹模为9l 09l 07 7kPakPa，土粒，土粒，土粒，土粒本身和孔隙中水的压缩量，在工程压力本身和孔隙中水的压缩量，在工程压力本身和孔隙中水的压缩量，在工程压力本身和孔隙中水的压缩量

8、，在工程压力(100(100600kPa)600kPa)范围内，不到土体总范围内，不到土体总范围内，不到土体总范围内，不到土体总压缩量的压缩量的压缩量的压缩量的1/4001/400，因此常可略不计。所以，土体压缩主要来自，因此常可略不计。所以，土体压缩主要来自，因此常可略不计。所以，土体压缩主要来自，因此常可略不计。所以，土体压缩主要来自孔隙水孔隙水孔隙水孔隙水和土中和土中和土中和土中孔隙气体孔隙气体孔隙气体孔隙气体的排出。的排出。的排出。的排出。孔隙中水和气体向外排出要有一个时间过程。因此土的压缩亦要一段孔隙中水和气体向外排出要有一个时间过程。因此土的压缩亦要一段孔隙中水和气体向外排出要有一

9、个时间过程。因此土的压缩亦要一段孔隙中水和气体向外排出要有一个时间过程。因此土的压缩亦要一段时间才能完成。把这一与时间有关的压缩过程称为时间才能完成。把这一与时间有关的压缩过程称为时间才能完成。把这一与时间有关的压缩过程称为时间才能完成。把这一与时间有关的压缩过程称为固结固结固结固结。有效应力原理有效应力原理 作用于饱和土体内某截面上总的正应力作用于饱和土体内某截面上总的正应力作用于饱和土体内某截面上总的正应力作用于饱和土体内某截面上总的正应力s s s s由两部分组成：一部分为孔隙由两部分组成：一部分为孔隙由两部分组成：一部分为孔隙由两部分组成：一部分为孔隙水压力水压力水压力水压力u u，它

10、沿着各个方向均匀作用于土颗粒上，其中由孔隙水自重引起的，它沿着各个方向均匀作用于土颗粒上，其中由孔隙水自重引起的，它沿着各个方向均匀作用于土颗粒上，其中由孔隙水自重引起的，它沿着各个方向均匀作用于土颗粒上，其中由孔隙水自重引起的称为称为称为称为静水压力静水压力静水压力静水压力，由附加应力引起的称为，由附加应力引起的称为，由附加应力引起的称为，由附加应力引起的称为超静孔隙水压力（孔隙水压力）超静孔隙水压力（孔隙水压力）超静孔隙水压力（孔隙水压力）超静孔隙水压力（孔隙水压力）；另一部分为另一部分为另一部分为另一部分为有效应力有效应力有效应力有效应力s s s s ，它作用于土的骨架（土颗粒）上，其

11、中由，它作用于土的骨架（土颗粒）上，其中由，它作用于土的骨架（土颗粒）上，其中由，它作用于土的骨架（土颗粒）上，其中由土粒自重引起的即为土的自重应力，由附加应力引起的称为附加有效应力土粒自重引起的即为土的自重应力，由附加应力引起的称为附加有效应力土粒自重引起的即为土的自重应力，由附加应力引起的称为附加有效应力土粒自重引起的即为土的自重应力，由附加应力引起的称为附加有效应力。饱和土中总应力与孔隙水压力、有效应力之间存在如下关系。饱和土中总应力与孔隙水压力、有效应力之间存在如下关系。饱和土中总应力与孔隙水压力、有效应力之间存在如下关系。饱和土中总应力与孔隙水压力、有效应力之间存在如下关系 任一平面

12、上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和；任一平面上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和；任一平面上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和；任一平面上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和；土的强度的变化和变形只取决于土中有效应力的变化。土的强度的变化和变形只取决于土中有效应力的变化。土的强度的变化和变形只取决于土中有效应力的变化。土的强度的变化和变形只取决于土中有效应力的变化。土的压缩性土的压缩性1土的压缩试验与压缩性指标土的压缩试验与压缩性指标土的压缩试验与压缩性指标土的压缩试验与压缩性指标 土体的变形计算，需要取得土的压缩性指标，可以通过室内侧限压缩土体的变形计算，需要取得土的

13、压缩性指标，可以通过室内侧限压缩土体的变形计算，需要取得土的压缩性指标，可以通过室内侧限压缩土体的变形计算，需要取得土的压缩性指标，可以通过室内侧限压缩试验和现场原位试验得到。试验和现场原位试验得到。试验和现场原位试验得到。试验和现场原位试验得到。室内压缩试验亦称室内压缩试验亦称室内压缩试验亦称室内压缩试验亦称固结试验固结试验固结试验固结试验，是研究土压缩性最基本的方法。，是研究土压缩性最基本的方法。，是研究土压缩性最基本的方法。，是研究土压缩性最基本的方法。现场载荷试验现场载荷试验现场载荷试验现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的

14、载荷是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量s s，并绘制成，并绘制成，并绘制成，并绘制成p-sp-s曲线，即获得地基土载荷试验的结果。曲线，即获得地基土载荷试验的结果。曲线，即获得地基土载荷试验的结果。曲线，即获得地基土载荷试验的结果。反映土的压缩性的指标主要有压缩系数、压缩模量、压缩指数和变形反映土的压缩性的指标主要有压缩系数

15、、压缩模量、压缩指数和变形反映土的压缩性的指标主要有压缩系数、压缩模量、压缩指数和变形反映土的压缩性的指标主要有压缩系数、压缩模量、压缩指数和变形模量。土的压缩性的高低，常用压缩性指标定量表示，压缩性指标，通常模量。土的压缩性的高低，常用压缩性指标定量表示，压缩性指标，通常模量。土的压缩性的高低，常用压缩性指标定量表示，压缩性指标，通常模量。土的压缩性的高低，常用压缩性指标定量表示，压缩性指标，通常由工程地质勘察取天然结构的原状土样进行。由工程地质勘察取天然结构的原状土样进行。由工程地质勘察取天然结构的原状土样进行。由工程地质勘察取天然结构的原状土样进行。土的压缩性土的压缩性2侧限压缩试验侧限

16、压缩试验侧限压缩试验侧限压缩试验 侧侧限限压压缩缩试试验验亦亦称称固固结结试试验验。所所谓谓侧侧限限压压缩缩试试验验亦亦称称固固结结试试验验。所所谓谓侧侧限限侧侧限限，就就是是使使土土样样在在竖竖向向压压力力作作用用，就就是是使使土土样样在在竖竖向向压压力力作作用用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。下只能发生竖向变形，而无侧向变形。下只能发生竖向变形，而无侧向变形。下只能发生竖向变形，而无侧向变形。室室内内压压缩缩试试验验采采用用的的试试验验装装置置为为室室内内压压缩缩试试验验采采用用的的试试验验装装置置为为压压缩缩仪仪压压缩缩仪仪(下下图图下下图图)。试试验验时时将将切切有有土土样样的的。试

17、试验验时时将将切切有有土土样样的的环环刀刀置置于于刚刚性性护护环环中中，由由于于金金属属环环刀刀及及刚刚性性护护环环的的限限制制，使使得得土土样样在在竖竖向向环环刀刀置置于于刚刚性性护护环环中中，由由于于金金属属环环刀刀及及刚刚性性护护环环的的限限制制，使使得得土土样样在在竖竖向向压压力力作作用用下下只只能能发发生生竖竖向向变变形形，而而无无侧侧向向变变形形。在在土土样样上上下下放放置置的的透透水水石石压压力力作作用用下下只只能能发发生生竖竖向向变变形形，而而无无侧侧向向变变形形。在在土土样样上上下下放放置置的的透透水水石石是是土土样样受受压压后后排排出出孔孔隙隙水水的的两两个个界界面面。压压

18、缩缩过过程程中中竖竖向向压压力力通通过过刚刚性性板板施施是是土土样样受受压压后后排排出出孔孔隙隙水水的的两两个个界界面面。压压缩缩过过程程中中竖竖向向压压力力通通过过刚刚性性板板施施加加给给土土样样，土土样样产产生生的的压压缩缩量量可可通通过过百百分分表表量量测测。常常规规压压缩缩试试验验通通过过逐逐级级加加给给土土样样，土土样样产产生生的的压压缩缩量量可可通通过过百百分分表表量量测测。常常规规压压缩缩试试验验通通过过逐逐级级加荷进行试验，常用的分级加荷量加荷进行试验，常用的分级加荷量加荷进行试验，常用的分级加荷量加荷进行试验，常用的分级加荷量p p为：为：为：为：5050，100100，20

19、0200，300300，400kPa400kPa。土的压缩是由于孔隙体积减小，所以土的变形常用孔隙比土的压缩是由于孔隙体积减小，所以土的变形常用孔隙比土的压缩是由于孔隙体积减小，所以土的变形常用孔隙比土的压缩是由于孔隙体积减小，所以土的变形常用孔隙比e e表示。表示。表示。表示。侧限压缩试验侧限压缩试验土的压缩性土的压缩性2土的压缩性土的压缩性3单向压缩量公式n压缩稳定后试样高度n孔隙比e2n孔隙体积e2Vs单向压缩量公式n试样高度Hn土粒的体积Vsn孔隙比e1孔隙体积：Vv=e1vs总体积：V1=Vv+Vs=(1+e1)Vs变形表达式（孔隙比计算）变形表达式（孔隙比计算）假定：受压前后土粒体

20、积不变、土样横截面面积不变。假定：受压前后土粒体积不变、土样横截面面积不变。压力作用下，土中孔隙的减小 压缩试验及压缩曲线或土的压缩性土的压缩性3固结仪固结仪固结仪固结仪e-pe-p 曲线确定压缩系数曲线确定压缩系数曲线确定压缩系数曲线确定压缩系数e-logpe-logp曲线确定压缩指数曲线确定压缩指数曲线确定压缩指数曲线确定压缩指数土的压缩性土的压缩性4回弹曲线和再压缩曲线回弹曲线和再压缩曲线压缩曲线特征：压缩曲线特征：卸荷时，试样卸荷时，试样bc回弹，可见土体回弹，可见土体的变形是由可恢复的的变形是由可恢复的弹性变形弹性变形和不可恢和不可恢复的复的塑性变形塑性变形两部份组成。两部份组成。回

21、弹曲线和再压线曲线构成一迴回弹曲线和再压线曲线构成一迴滞环，土体不是完全弹性体；滞环，土体不是完全弹性体；回弹和再压缩曲线比压缩曲线平回弹和再压缩曲线比压缩曲线平缓得多。缓得多。再加荷时的压力超过再加荷时的压力超过b点，再压点，再压缩曲线就趋于初始压缩曲线的延长线。缩曲线就趋于初始压缩曲线的延长线。土体变形机理非常复杂，不是理想土体变形机理非常复杂，不是理想的弹塑性体，而是具有的弹塑性体，而是具有弹、粘、塑性弹、粘、塑性。土的压缩性土的压缩性5压缩指标压缩指标压缩指标压缩指标 反映土的压缩性的指标主要有压缩系数、压缩指数、压缩模量和变形反映土的压缩性的指标主要有压缩系数、压缩指数、压缩模量和变

22、形反映土的压缩性的指标主要有压缩系数、压缩指数、压缩模量和变形反映土的压缩性的指标主要有压缩系数、压缩指数、压缩模量和变形模量。模量。模量。模量。压缩系数：压缩系数：压缩系数：压缩系数：曲线上任意两点割线的斜率。可表示为：曲线上任意两点割线的斜率。可表示为：曲线上任意两点割线的斜率。可表示为：曲线上任意两点割线的斜率。可表示为：式中，式中，式中，式中，负号负号负号负号表示随着压力表示随着压力表示随着压力表示随着压力p p的增加，的增加，的增加，的增加，e e逐渐减逐渐减逐渐减逐渐减少。压缩性不同的土，其压缩曲线的形状是少。压缩性不同的土，其压缩曲线的形状是少。压缩性不同的土，其压缩曲线的形状是

23、少。压缩性不同的土，其压缩曲线的形状是不一样的。曲线愈陡，说明随着压力的增加不一样的。曲线愈陡，说明随着压力的增加不一样的。曲线愈陡，说明随着压力的增加不一样的。曲线愈陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高。愈高。愈高。愈高。自重应力自重应力自重应力自重应力p p1 1增加到外荷作用土中应力增加到外荷作用土中应力增加到外荷作用土中应力增加到外荷作用土中应力p p2 2(自重与附加应力之和自重与附加应力之和自重与附加应力之和自重与附加应力之和)土的压缩性土的

24、压缩性6 压缩指数：压缩指数：压缩指数：压缩指数：e e lgplgp坐标系统中的曲线上直线的斜率，即：坐标系统中的曲线上直线的斜率，即：坐标系统中的曲线上直线的斜率，即：坐标系统中的曲线上直线的斜率，即：C Cc c是是无无量量纲纲系系数数，同同压压缩缩系系数数是是无无量量纲纲系系数数，同同压压缩缩系系数数a a一一样样，压压缩缩指指数数一一样样，压压缩缩指指数数C Cc c值值越越大大，土土的的压压缩缩性性值值越越大大，土土的的压压缩缩性性越越高高。虽虽然然压压缩缩系系数数越越高高。虽虽然然压压缩缩系系数数a a 和和压压缩缩指指数数和和压压缩缩指指数数C Cc c都都是是反反映映土土的的

25、压压缩缩性性指指标标，但但两两者者有有都都是是反反映映土土的的压压缩缩性性指指标标，但但两两者者有有所所不不同同。前前者者随随所所取取的的初初始始压压力力及及压压力力增增量量的的大大小小而而异异，而而后后者者在在较较高高的的所所不不同同。前前者者随随所所取取的的初初始始压压力力及及压压力力增增量量的的大大小小而而异异，而而后后者者在在较较高高的的压力范围内却是常量，不随压力而变。压力范围内却是常量，不随压力而变。压力范围内却是常量，不随压力而变。压力范围内却是常量，不随压力而变。卸卸载载段段和和再再加加载载段段的的平平均均斜斜率率称称为为土土的的回回弹弹指指数数卸卸载载段段和和再再加加载载段段

26、的的平平均均斜斜率率称称为为土土的的回回弹弹指指数数C Cc c,而而而而C Ce e C Cc c 。一一般般粘粘。一一般般粘粘性土的性土的性土的性土的C Cc c值在值在值在值在1.01.0左右，左右，左右，左右，C Ce e值在值在值在值在(0.10.2)(0.10.2)C Cc c之间。之间。之间。之间。土的压缩性土的压缩性7 压缩模量：压缩模量：压缩模量：压缩模量：土体在完全侧限的条件下，竖向应力增量与竖向应变增量土体在完全侧限的条件下，竖向应力增量与竖向应变增量土体在完全侧限的条件下，竖向应力增量与竖向应变增量土体在完全侧限的条件下，竖向应力增量与竖向应变增量的比值。的比值。的比值

27、。的比值。E Es s的的倒倒数数成成为为土土的的体体积积压压缩缩系系数数的的倒倒数数成成为为土土的的体体积积压压缩缩系系数数m mv v，它它表表示示单单位位压压应应力力，它它表表示示单单位位压压应应力力变变化化引引起起的的单单变变化化引引起起的的单单位体积变化位体积变化位体积变化位体积变化(MPaMPa-1-1)。为了便于应用和比较，通常采用压力由为了便于应用和比较，通常采用压力由为了便于应用和比较，通常采用压力由为了便于应用和比较，通常采用压力由p p1 1100kPa100kPa增加到增加到增加到增加到p p2 2 200kPa200kPa时所得的压缩系数时所得的压缩系数时所得的压缩系

28、数时所得的压缩系数a a1-21-2来评定土的压缩性：来评定土的压缩性：来评定土的压缩性：来评定土的压缩性：a a1-21-2 0.1 MPa0.1 MPa-1-1时，低压缩性土时，低压缩性土时，低压缩性土时，低压缩性土 0.1 0.1a a1-21-2 1OCR1,OCROCR愈愈大大，土土受受到到超超固固结结作作用用愈愈强强，其其它它条条件件愈愈大大，土土受受到到超超固固结结作作用用愈愈强强，其其它它条条件件相同，压缩性愈低；相同，压缩性愈低；相同，压缩性愈低；相同，压缩性愈低；欠欠固固结结土土：欠欠固固结结土土：OCR1OCR1,土土在在自自重重作作用用下下还还没没有有完完全全固固结结，

29、土土的的固固结结应应土土在在自自重重作作用用下下还还没没有有完完全全固固结结，土土的的固固结结应应力力末末全全部部转转化化为为有有效效应应力力，即即尚尚有有一一部部分分由由孔孔隙隙水水所所承承担担，即即力力末末全全部部转转化化为为有有效效应应力力，即即尚尚有有一一部部分分由由孔孔隙隙水水所所承承担担，即即p pc c p p1 1,如如人人工工如如人人工工填土或新近沉积粘性土。填土或新近沉积粘性土。填土或新近沉积粘性土。填土或新近沉积粘性土。欠固结土在自重作用下引起地面沉降。欠固结土在自重作用下引起地面沉降。欠固结土在自重作用下引起地面沉降。欠固结土在自重作用下引起地面沉降。应力历史对地基沉降

30、的影响应力历史对地基沉降的影响应力历史对地基沉降的影响应力历史对地基沉降的影响 在在在在a a、b b、c c（后后图图）三三个个土土层层现现有有地地面面以以下下同同一一深深度度（后后图图）三三个个土土层层现现有有地地面面以以下下同同一一深深度度z z处处，土土的的现现有有应应处处，土土的的现现有有应应力力虽虽然然相相同同，但但是是由由于于它它们们经经历历的的应应力力历历史史不不力力虽虽然然相相同同，但但是是由由于于它它们们经经历历的的应应力力历历史史不不同同，因因而而在在压压缩缩曲曲线线上上处处于于同同，因因而而在在压压缩缩曲曲线线上上处处于于应力历史对粘性土压缩性的影响应力历史应力历史2不

31、同的位置。不同的位置。不同的位置。不同的位置。对对于于对对于于正正常常固固结结土土正正常常固固结结土土，它它在在沉沉积积过过程程中中巳巳从从，它它在在沉沉积积过过程程中中巳巳从从e e0 0开开始始在在自自重重应应力力作作用用下下沿沿现现场场压压缩缩曲曲线线至至开开始始在在自自重重应应力力作作用用下下沿沿现现场场压压缩缩曲曲线线至至a a点点固固结结稳稳定定。对对于于点点固固结结稳稳定定。对对于于超超固固结结土土超超固固结结土土，它它曾曾在在自自重重应应，它它曾曾在在自自重重应应力力作作用用下下沿沿现现场场压压缩缩曲曲线线至至力力作作用用下下沿沿现现场场压压缩缩曲曲线线至至b b点点，后后因因

32、上上部部土土点点，后后因因上上部部土土层层冲冲蚀蚀，现现巳巳回回弹弹稳稳定定在在层层冲冲蚀蚀，现现巳巳回回弹弹稳稳定定在在b b 点点。对对于于点点。对对于于欠欠固固结结欠欠固固结结土土土土，由由于于在在自自重重应应力力作作用用下下还还未未完完全全固固结结。，由由于于在在自自重重应应力力作作用用下下还还未未完完全全固固结结。目目前前它它处处于于现现场场压压缩缩曲曲线线上上的的目目前前它它处处于于现现场场压压缩缩曲曲线线上上的的c c点点。若若对对三三种种点点。若若对对三三种种土土再再施施加加相相同同的的固固结结应应力力土土再再施施加加相相同同的的固固结结应应力力 p p，那那么么，那那么么，正

33、正常常固固正正常常固固结结结结和和和和欠欠固固结结土土欠欠固固结结土土将将分分别别由由将将分分别别由由a a和和和和c c点点沿沿现现场场点点沿沿现现场场压压缩缩曲曲压压缩缩曲曲线线至至线线至至d d点点固固结结稳稳定定，而而点点固固结结稳稳定定，而而超超固固结结土土超超固固结结土土，则则由由，则则由由b b 点点点点沿沿现现场场再再压压缩缩曲曲线线至至沿沿现现场场再再压压缩缩曲曲线线至至d d点点固固结结稳稳定定。显显然然，三三点点固固结结稳稳定定。显显然然，三三者者的的压压缩缩量量是是不不同同的的，其其中中欠欠固固结结土土最最大大，者者的的压压缩缩量量是是不不同同的的，其其中中欠欠固固结结

34、土土最最大大，超固结土最小，而正常固结土居中。超固结土最小，而正常固结土居中。超固结土最小，而正常固结土居中。超固结土最小，而正常固结土居中。应力历史应力历史3前期固结压力的确定前期固结压力的确定前期固结压力的确定前期固结压力的确定（Casagrande,1936）确定先期固结压力步骤：确定先期固结压力步骤：确定先期固结压力步骤：确定先期固结压力步骤：1.1.从从从从e elglgp p曲线上找出曲率半径最小曲线上找出曲率半径最小曲线上找出曲率半径最小曲线上找出曲率半径最小的点的点的点的点A A，过，过，过，过A A点作水平线点作水平线点作水平线点作水平线A A1 1和切线和切线和切线和切线A

35、 A2 2；2.2.作作作作 l lA A2 2的平分线的平分线的平分线的平分线A A3 3，与，与，与，与 e elglgp p 曲曲曲曲线中直线段的延长线相交于线中直线段的延长线相交于线中直线段的延长线相交于线中直线段的延长线相交于B B点；点；点；点；3.3.B B点所对应的点所对应的点所对应的点所对应的有效应力有效应力有效应力有效应力就是就是就是就是先期固先期固先期固先期固结压力结压力结压力结压力p pc c。应力历史应力历史4 试试样样的的前前期期固固结结压压力力一一旦旦确确定定，就就可可通通过过它它与与试试样样现现有有自自重重应应力力试试样样的的前前期期固固结结压压力力一一旦旦确确

36、定定，就就可可通通过过它它与与试试样样现现有有自自重重应应力力p pl l的的的的比比较较，来来判判定定它它是是正正常常固固结结的的、超超固固结结的的、还还是是欠欠固固结结的的。然然后后，再再依依据据比比较较，来来判判定定它它是是正正常常固固结结的的、超超固固结结的的、还还是是欠欠固固结结的的。然然后后，再再依依据据室内压缩曲线的特征，来推求室内压缩曲线的特征，来推求室内压缩曲线的特征，来推求室内压缩曲线的特征，来推求原始压缩曲线原始压缩曲线原始压缩曲线原始压缩曲线。原原始始压压缩缩曲曲线线是是指指室室内内压压缩缩试试验验原原始始压压缩缩曲曲线线是是指指室室内内压压缩缩试试验验e elglgp

37、 p曲曲线线经经修修正正后后得得出出的的符符合合原原始始土土曲曲线线经经修修正正后后得得出出的的符符合合原原始始土土体体体体孔隙比与有效应力的关系曲线。孔隙比与有效应力的关系曲线。孔隙比与有效应力的关系曲线。孔隙比与有效应力的关系曲线。若若若若p pc c=p p1 1，则试样是，则试样是，则试样是，则试样是正常固结正常固结正常固结正常固结的，它的原始的，它的原始的，它的原始的，它的原始压缩曲线推求压缩曲线推求压缩曲线推求压缩曲线推求:假定取样过程中试样体积不变，即试样的假定取样过程中试样体积不变，即试样的假定取样过程中试样体积不变，即试样的假定取样过程中试样体积不变，即试样的初始孔隙比初始孔

38、隙比初始孔隙比初始孔隙比e e0 0就是它的原位孔隙比就是它的原位孔隙比就是它的原位孔隙比就是它的原位孔隙比 ，由，由，由，由e e0 0和和和和p pc c值值值值，在，在，在，在e elglgp p坐标上定出坐标上定出坐标上定出坐标上定出b b点，此即试样在原始压缩点，此即试样在原始压缩点，此即试样在原始压缩点，此即试样在原始压缩的起点，然后从纵轴坐标的起点，然后从纵轴坐标的起点，然后从纵轴坐标的起点，然后从纵轴坐标0.420.42e e0 0处作一水平线交处作一水平线交处作一水平线交处作一水平线交室内压缩曲线于室内压缩曲线于室内压缩曲线于室内压缩曲线于c c点点点点,连接连接连接连接bc

39、bc即为所求的原始压缩即为所求的原始压缩即为所求的原始压缩即为所求的原始压缩曲线。曲线。曲线。曲线。应力历史应力历史5 若若若若p pc cp p1 1，则则试试样样是是，则则试试样样是是超超固固结结超超固固结结的的。由由于于超超固固结结土土由由前前期期固固结结压压力力的的。由由于于超超固固结结土土由由前前期期固固结结压压力力p pc c减减至至减减至至现现有有有有效效应应力力现现有有有有效效应应力力p p1 1期期间间期期间间曾曾在在原原位位经经历历了了回回弹弹。因因此此，当当超超固固结结土土后后来来受受到到外外曾曾在在原原位位经经历历了了回回弹弹。因因此此，当当超超固固结结土土后后来来受受

40、到到外外荷荷引引起起的的附附加加应应力力荷荷引引起起的的附附加加应应力力 p p时时，它它开开始始将将沿沿着着原原始始再再压压缩缩曲曲线线压压缩缩。如如果果时时，它它开开始始将将沿沿着着原原始始再再压压缩缩曲曲线线压压缩缩。如如果果 p p较较大大较较大大，超超过过，超超过过(p pc cp p1 1)，它它才才会会沿沿原原始始压压缩缩曲曲线线压压缩缩。，它它才才会会沿沿原原始始压压缩缩曲曲线线压压缩缩。超超固固结结土土超超固固结结土土原原始始压压缩缩曲曲线线推推求求原原始始压压缩缩曲曲线线推推求求:1.1.先先作作先先作作b b1 1点点，其其横横、纵纵坐坐标标分分别别为为试试样样现现场场自

41、自重重应应力力点点，其其横横、纵纵坐坐标标分分别别为为试试样样现现场场自自重重应应力力p p1 1 和和现现场场孔孔隙隙比比和和现现场场孔孔隙隙比比 e e0 0；2.2.过过过过b b1 1点作一直线，其斜率等于室内回弹点作一直线，其斜率等于室内回弹点作一直线，其斜率等于室内回弹点作一直线，其斜率等于室内回弹曲线与再压缩曲线的平均斜率，该曲线与再压缩曲线的平均斜率，该曲线与再压缩曲线的平均斜率，该曲线与再压缩曲线的平均斜率，该直线与通过直线与通过直线与通过直线与通过B B点垂线点垂线点垂线点垂线(其横坐标相应于先期固结压力值其横坐标相应于先期固结压力值其横坐标相应于先期固结压力值其横坐标相应

42、于先期固结压力值)交于交于交于交于b b1 1点点点点,b b1 1b b就作为原始再压缩曲线。其斜率为回就作为原始再压缩曲线。其斜率为回就作为原始再压缩曲线。其斜率为回就作为原始再压缩曲线。其斜率为回弹指数弹指数弹指数弹指数C Ce e；3.3.作作作作c c点，由室内压缩曲线上孔隙比等点，由室内压缩曲线上孔隙比等点，由室内压缩曲线上孔隙比等点，由室内压缩曲线上孔隙比等0.420.42e e0 0处确定；处确定；处确定；处确定；4.4.连接连接连接连接bcbc直线，即得原始压缩曲线的直线段直线，即得原始压缩曲线的直线段直线，即得原始压缩曲线的直线段直线，即得原始压缩曲线的直线段，取其斜率作为

43、压缩指标，取其斜率作为压缩指标，取其斜率作为压缩指标，取其斜率作为压缩指标C Cc c。应力历史应力历史6 若若若若p pc cp p1 1，则则试试样样是是，则则试试样样是是欠欠固固结结欠欠固固结结的的，由由于于自自重重作作用用下下的的压压缩缩尚尚未未稳稳定定，实实的的，由由于于自自重重作作用用下下的的压压缩缩尚尚未未稳稳定定，实实质质上上属属于于正正常常固固结结土土一一类类，它它的的现现场场压压缩缩曲曲线线的的推推求求方方法法完完全全与与正正常常固固结结质质上上属属于于正正常常固固结结土土一一类类，它它的的现现场场压压缩缩曲曲线线的的推推求求方方法法完完全全与与正正常常固固结结土一样。土一

44、样。土一样。土一样。应力历史应力历史7考虑应力历史的影响地基沉降计算考虑应力历史的影响地基沉降计算考虑应力历史的影响地基沉降计算考虑应力历史的影响地基沉降计算正常固结土正常固结土正常固结土正常固结土 欠固结土欠固结土欠固结土欠固结土应力历史应力历史8超固结土超固结土超固结土超固结土应力历史应力历史9地基瞬时沉降和次固结沉降地基瞬时沉降和次固结沉降地基瞬时沉降和次固结沉降地基瞬时沉降和次固结沉降地基沉降的组成地基沉降的组成地基沉降的组成地基沉降的组成 在在荷荷载载作作用用下下，地地基基土土体体发发生生变变形形，地地面面产产生生沉沉降降。按按土土体体变变形形机机理理在在荷荷载载作作用用下下，地地基

45、基土土体体发发生生变变形形，地地面面产产生生沉沉降降。按按土土体体变变形形机机理理总总沉沉降降总总沉沉降降s s可可以以分分成成三三部部分分：可可以以分分成成三三部部分分：初初始始沉沉降降初初始始沉沉降降S Sd d，固固结结沉沉降降固固结结沉沉降降S Sc c和和和和次次固固结结沉沉降降次次固固结结沉沉降降S Ss s，可可用用，可可用用下式表示：下式表示：下式表示：下式表示：S S S Sd d+S Sc c+S Ss s 初始沉降初始沉降初始沉降初始沉降(瞬时沉降）瞬时沉降）瞬时沉降）瞬时沉降）S Sd d 地地基基加加载载后后瞬瞬时时发发生生的的沉沉降降。在在靠靠近近基基础础边边缘缘应

46、应力力集集中中部部位位。地地基基中中地地基基加加载载后后瞬瞬时时发发生生的的沉沉降降。在在靠靠近近基基础础边边缘缘应应力力集集中中部部位位。地地基基中中会会有有剪剪应应变变产产生生。对对于于饱饱和和或或接接近近饱饱和和的的粘粘性性土土，加加载载瞬瞬间间土土中中水水来来不不及及会会有有剪剪应应变变产产生生。对对于于饱饱和和或或接接近近饱饱和和的的粘粘性性土土，加加载载瞬瞬间间土土中中水水来来不不及及排排出出，在在不不排排水水和和恒恒体体积积状状况况下下，剪剪应应变变引引起起的的侧侧向向变变形形，从从而而造造成成瞬瞬时时排排出出，在在不不排排水水和和恒恒体体积积状状况况下下，剪剪应应变变引引起起的

47、的侧侧向向变变形形，从从而而造造成成瞬瞬时时沉降。土体在附加应力作用下产生的瞬时变形。沉降。土体在附加应力作用下产生的瞬时变形。沉降。土体在附加应力作用下产生的瞬时变形。沉降。土体在附加应力作用下产生的瞬时变形。固结沉降固结沉降固结沉降固结沉降S Sc c 饱饱和和与与接接近近饱饱和和的的粘粘性性土土在在荷荷载载作作用用下下，随随着着超超静静孔孔隙隙水水压压力力的的消消散散饱饱和和与与接接近近饱饱和和的的粘粘性性土土在在荷荷载载作作用用下下，随随着着超超静静孔孔隙隙水水压压力力的的消消散散，土土中中孔孔隙隙水水的的排排出出，土土骨骨架架产产生生变变形形所所造造成成的的沉沉降降，土土中中孔孔隙隙

48、水水的的排排出出，土土骨骨架架产产生生变变形形所所造造成成的的沉沉降降(固固结结压压密密固固结结压压密密)。固固结结沉沉。固固结结沉沉降降降降速率取决于孔隙水的排出速率。速率取决于孔隙水的排出速率。速率取决于孔隙水的排出速率。速率取决于孔隙水的排出速率。次固结沉降次固结沉降次固结沉降次固结沉降S Ss s 主主固固结结过过程程主主固固结结过过程程(超超静静孔孔隙隙水水压压力力消消散散过过程程结结束束后后，在在有有效效应应力力不不变变的的情情况况超超静静孔孔隙隙水水压压力力消消散散过过程程结结束束后后，在在有有效效应应力力不不变变的的情情况况下下，土土的的骨骨架架仍仍随随时时间间继继续续发发生生

49、变变形形。这这种种变变形形的的速速率率已已与与孔孔隙隙水水排排出出的的下下，土土的的骨骨架架仍仍随随时时间间继继续续发发生生变变形形。这这种种变变形形的的速速率率已已与与孔孔隙隙水水排排出出的的应力历史应力历史10速率无关（土的体积变化速率），而是取决于土骨架本身的蠕变性质。次速率无关（土的体积变化速率），而是取决于土骨架本身的蠕变性质。次速率无关（土的体积变化速率），而是取决于土骨架本身的蠕变性质。次速率无关（土的体积变化速率），而是取决于土骨架本身的蠕变性质。次固结沉降既包括剪应变，也包括体积变化。固结沉降既包括剪应变，也包括体积变化。固结沉降既包括剪应变，也包括体积变化。固结沉降既包括剪

50、应变，也包括体积变化。土的变形与时间的关系土的变形与时间的关系 1 饱饱和和粘粘性性土土地地基基在在建建筑筑物物荷荷载载作作用用下下要要经经过过相相当当长长时时间间才才能能达达到到最最终终饱饱和和粘粘性性土土地地基基在在建建筑筑物物荷荷载载作作用用下下要要经经过过相相当当长长时时间间才才能能达达到到最最终终沉沉降降，不不是是瞬瞬时时完完成成的的。为为了了建建筑筑物物的的安安全全与与正正常常使使用用，对对于于一一些些重重要要或或沉沉降降，不不是是瞬瞬时时完完成成的的。为为了了建建筑筑物物的的安安全全与与正正常常使使用用，对对于于一一些些重重要要或或特特殊殊的的建建筑筑物物应应在在工工程程实实践践