太沙基一维固结理论教案分析.pptVIP

第四节 饱和粘性土地基 沉降与时间关系 饱和粘性土地基在建筑物荷载作用下要经过相当长时间才能达到最终沉降，不是瞬时完成的。 为了建筑物的安全与正常使用，对于一些重要或特殊的建筑物应在工程实践和分析研究中掌握沉降与时间关系的规律性，这是因为较快的沉降速率对于建筑物有较大的危害。 例如，在第四纪一般粘性土地区，一般的四、五层以上的民用建筑物的允许沉降仅10 cm左右，沉降超过此值就容易产生裂缝；而沿海软土地区，沉降的固结过程很慢，建筑物能够适应于地基的变形。因此，类似建筑物的允许沉降量可达20 cm甚至更大。 碎石土和砂土的压缩性小而渗透性大，在受荷后固结稳定所需的时间很短，可以认为在外荷载施加完毕时，其固结变形就已经基本完成。饱和粘性土与粉土地基在建筑物荷载作用下需要经过相当长时间才能达到最终沉降，例如厚的饱和软粘土层，其固结变形需要几年甚至几十年才能完成。因此，工程中一般只考虑粘性土和粉土的变形与时间的关系。 一、饱和土的渗流固结 二、太沙基一维固结理论 太沙基（K．Terzaghi，1925）一维固结理论可用于求解一维有侧限应力状态下，饱和粘性土地基受外荷载作用发生渗流固结过程中任意时刻的土骨架及孔隙水的应力分担量，如大面积均布荷载下薄压缩层地基的渗流固结等。 1.基本假设 l）土是均质的、完全饱和的； 2）土粒和水是不可压缩的； 3）土层的压缩和土中水的渗流只沿竖 向发生，是单向（一维）的； 4）土中水的渗流服从达西定律，且土 的渗透系数k和压缩系数a在渗流过程 中保持不变； 5）外荷载是一次瞬时施加的。 2.一维固结微分方程 考察土层顶面以 下Z深度的微元体 dxdydz在dt时间内的变化 时间内微元体内空隙的体积 的变化为： 由 得 （2）根据达西定律： （3）根据侧限条件下孔隙比的变化与竖向有效应力变化的关系（基本假设）得到： 将2及式3带入1中可以得到 令 得 * * * 饱和粘性土地基在建筑物荷载作用下要经过相当时间长才能达到最终沉降（渗透性差，变形时间长） 碎石土和砂土的压缩性很小，渗透性大，因此受力后固结稳定所需要的时间长。 连续性条件 dt时间内微元体内水量的变化应等于微元体内空隙体积的变化 q—单位时间内流过单位水平横截面积 的水量 为固体体积，不随时间而变 渗流固结前初始孔隙比 1 式中：I—水头梯度； h—超静水头 u—超孔隙水压力 2 由 （4）根据有效应力原理： 上式推导中利用了在一维固结过程中任一点竖向总应力 不随时间而变的条件 3 上式即为太沙基一维固结微分方程，其中CV称为土的竖向固结系数 初始条件和边界条件如下： 应用傅立叶级数，可求得满足初始条件和边界条件的解答如下： 在某一固结应力作用下，经某一时间t后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程度 　　某建筑物地基中有一厚为6.1m的正常固结粘性土层，该层上下面均为排水砂层，在建筑物荷载作用下，设该层附加应力为均匀分布，其值为9t/m2，由试验得Cv=1.2×10-3cm2/sec，试求多少天内建筑物的固结沉降量为最终固结沉降量的一半？ 解： 得： 由 可得： 即 在181.6天内建筑物的固结沉降量为最终沉降量的一半。 由 试简述如何用固结理论求解下列两种课题的步骤：（1）已知历时求沉降量；（2）估算达到某沉降量的历时。 答: (1) 已知历时求沉降量的步骤 a 估计该土层的最终沉降量S； b 计算该土层的竖向固结系数 c 计算竖向固结时间因数 d 应用公式 计算固结度,或查 系曲线求 f 应用公式 ，可求竖向应力于已知历时的沉降量。 e0-土层的初始孔隙比; k-渗透系数； r-水的容重； a-土层压缩系数。 * *