4土的压缩性与地基变形计算.ppt

* 超固结土 确定pc 确定b1点 过b1作fg平行线，与pc相交于b点 确定c点 （1）△p＞pc－p1的各分层总沉降量： （2）△p≤pc－p1的各分层总沉降量： （3）总沉降量： 欠固结土 按正常固结土方法求得原始压缩曲线 土自重应力继续固结沉降 地基附加应力引起沉降 4.3 地基沉降与时间的关系 地基的变形不是瞬时完成的，地基在建筑物荷载作用下要经过相当长的时间才能达到最终沉降量。 在工程设计中，除了要知道地基最终沉降量外，往往还需要知道沉降随时间的变化过程即沉降与时间的关系。 上海展览中心馆： 展览馆中央大厅为框架结构，箱形基础，埋深7.27m；箱基顶面至塔尖，总高96.63m。地基为高压缩性淤泥质土。 1954年5月开工； 1954年年底地基平均下沉量为60cm； 1957年6月，最大下沉量146.55cm，最小122.8cm； 1979年9月，平均下沉量160cm。 1、饱和土体渗流固结过程 4.3.1 土的单向固结理论 地基沉降与时间的关系 1、饱和士的有效应力原理 由于饱和土体是由固体土颗粒和孔隙水组成的两相体，故作用于饱和土体内某截面上总的正应力σ由两部分组成：一部分为孔隙水压力u；另一部分为有效应力σ′，作用于土的骨架上，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。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： σ＝σ′＋u　　　 称为饱和土的有效应力公式。 2、两种应力在深度上随时间的分布 3、不同排水条件下一维渗流固结过程 单面排水 双面排水 4、土的单向固结理论－太沙基一维固结理论 适用条件：荷载面积远大于压缩土层的厚度，地 基中孔隙水主要沿竖向渗流。 单向固结微分方程及其解答 基本假定： （1）土中水的渗流只沿竖向发生，服从达西定律； （2）土的渗透系数和压缩系数为常数； （3）土颗粒和土中水都是不可压缩的； （4）土是完全饱和的均质、各向同性体； （5）外荷是一次瞬时施加； （6）土体变形完全是孔隙水压力消散引起的。 达西渗透定律 一、达西渗透定律 水力坡降 渗透定律 在层流状态的渗流中，渗透速度v与水力坡降i的一次方成正比，并与土的性质有关。 注意： A Av v：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度 vs：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速度 A Av Q＝vA ＝ vsAv k: 反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数 物理意义：水力坡降i＝1时的渗流速度 单位：mm/s, cm/s, m/s, m/day 单向固结微分方程 式中 为土的竖向固结系数， k－渗透系数 a－压缩系数、 e－天然孔隙比 单元体的渗流条件 单元体的变形条件 单元体的渗流连续条件 边界条件 (3) 微分方程的解 时间因数 m＝1，3，5，7······ 3、方程求解 0 ? z ? H: u=p z=0: u=0 z=H: ?u??z?? 0 ? z ? H: u=0 基本微分方程： 初始边界条件： 微分方程的解： 反映孔隙水压力的消散程度 －固结程度 固结度的计算 地 层： 一层土的平均固结度 Uz,t=0～1：表征总应力中有效应力所占比例 基本概念 M 确定St的关键是确定Ut 确定Ut的核心问题是确定uz.t 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。 土质相同和固结度相同， Tv是否相同? 当压缩应力分布与排水条件都相同时，达到同一固结度所需时间之比等于排水距离H的平方之比。 （1） 压缩应力分布不同时 2) 常见计算条件 实践背景： H小，p大 自重应力 附加应力 自重应力 附加应力 压缩土层底面的附加应力还不接近零 应力分布： 透水边界 1 2 5 3 4 基本情况： 地基沉降过程计算 不透水边界 （2）双面排水时 无论哪种情况，均按情况1计算； 压缩土层深度H取1/2值 透水边界 应力分布： 1 2 5 3 4 基本情况： 透水边界 H 1、求某一时刻t的固结度与沉降量 2、求达到某一固结度所需要的时间 3、根据前一阶段测定的沉降－时间曲线，推算以后的沉降－时间关系 土的压缩性与地基沉降计算 1、求某一时刻t的固结度与沉降量 t Tv=Cvt/H2 St=Ut S? 2、求达到某一沉降量(固结度)所需要的时间 Ut= St /S? 从 Ut 查表（计算）确定 T