土力学讲义下(09-10-1).doc

第08次课 复习：回顾地基变形计算，引出变形与时间的关系。 6.4 路基的沉降和位移 路堤分为上路床、下路床、上路堤、下路堤共四层；沉降包括路堤底面沉降及路堤自身变形。填筑高度不大时，一般不存在稳定性问题，主要是沉降与不均匀沉降，如桥头跳车。 国内一般方法：或 国际上采用方法：斯肯普登-比伦法 6.5 地基变形与时间的关系 有效应力原理（）→一维固结理论（）→关系→通过实测研究关系。 6.5.1 饱和土中的有效应力 1. 有效应力原理 有效应力原理是土力学中唯一的一个独立原理，由美国土力学家太沙基于1925年建立。该原理表明：对于饱和土体，总应力等于有效应力与孔隙水压力之和，即 （1） 现推导如下。根据平衡条件 故 即 ，则： 关键问题在于：有效应力对什么有效？1、对变形有效；2、对强度有效。 2. 土中有渗流时的有效应力 图示静水、向下、向上渗流时土中的总应力、孔隙水压力与有效应力。 注：有效应力为土颗粒所承担的力，而土中有渗流时，流动的水会对土颗粒产生动水力，是一种体积力，这部分力即为有渗流时有效应力变化的部分。如图（a）中所示，将土颗粒所受的动水力转化为土层底面处的面力： 3. 饱和土固结时土中的有效应力 渗透固结： 物理模型：弹簧模拟土骨架，模型中的水表示土孔隙中的水，带孔活塞则表征土的透水性。当施加外力时，竖向总应力为，被水和弹簧共同承担，即 固结过程：若保持不变，则施加荷载瞬时完全被水承担的孔隙水压力逐渐转换成有效应力： 时，， 0时，， 时，，（图示该过程） 6.5.2 一维固结理论 1. 基本假设 单向固结：排水和固结变形均沿一个方向。 荷载面积远大于可压缩土层的厚度，均布荷载沿深度均布。 7个基本假设条件 2. 单向固结微分方程的建立 单位时间流出净水量＝体积变化 （1）单向固结： （2）渗流服从达西定律： ， 则 （3）常数，则单元体的净出水量： （4）颗粒与水不可压缩，常数，则单位时间体积变化： （5）荷载一次施加且保持不变，不变： ，则： （6）流出净水量＝体积变化，则： 即， 其中，为固结系数。 该方程不仅适用于单面排水，也适用于双面排水时的情况。 3. 单向固结微分方程的解 对于太沙基问题： （1）微分方程： （2）定解条件： 当，时， ，时， ，时， 当，时， （3）解析解： 其中为时间因子；。 6.5.3 地基固结度 1. 地基固结度的概念 或 == 2. 荷载一次瞬时施加情况的地基平均固结度 将及代入到表达式，则可得太沙基问题的平均固结度为 为便于实用，制成曲线。 单面排水时三种附加应力沿深度分布的曲线。太沙基问题为曲线（1）。 对于所有双面排水情况，取地层厚度之半，按曲线（1）计算。 曲线（1） 曲线（2） 曲线（3） 对于固结土层中任意附加应力分布时，解出超孔隙水压力，利用可求得的关系，并可制成曲线便于查用。 3.一级或多级等速加载情况的地基平均固结度 [例题6-4]P177 6.5.4 地基固结过程中任意时刻的变形量 步骤：，， [例题6-5] P178 6.5.4 利用沉降观测资料推算后期沉降量 基础最终沉降量通常取瞬时沉降量与固结沉降量之和，即 利用沉降观测资料推算后期沉降，通常有两种方法。 先对实测曲线进行修正。 1.对数曲线法（三点法） 拟合公式： 式中含有四个参数：A、B、、 取三个实测点（），代入拟合公式，并补充方程，联立求解四参数。 2.双曲线法（二点法） 拟合公式： 式中含有两个参数，即和 取两个实测点，代入公式，联立求解二参数，即可得拟合方程。 习题：6-9、6-10、6-11、6-12。 第09次课 第7章 土的抗剪强度 7.1 概述 1、抗剪强度：抵抗剪切破坏的极限能力。 2、强度问题：地基承载力、土压力、边坡稳定。 3、抗剪指标的确定方法。 4、本章内容：抗剪强度理论→指标测定→粘性土与无粘性土抗剪强度 7.2 土的抗剪强度理论 7.2.1 库伦公式及抗剪强度指标 法国工程师库伦（Cuolomb，1776）根据砂土剪切试验结果，提出了土的抗剪强度公式 （1） 其中，为抗剪强度，；为内摩擦角。 对于粘性土，抗剪强度可表示为 （2） 其中为粘聚力，。 图形表示。 土的抗剪强度可以用总应力表示，也可以用有效应力表示，即 （3） 其中，、有效应力强度指标。 7.2.2 莫尔-库