高等土力学05土的压缩与固结介绍.ppt

* 例题：分期加载如图。问加载后20天和40天的平均固结度为多少？ a=0.5MPa-1 k=5?10-7cm/s，e0=1.0，10m厚； de=2.5m, dw=0.25m。 30天 ?p=120kPa p t 20d 40d 图5－81 例题 5.4 土的三维固结理论 * 5.4 土的三维固结理论 * 塑料排水板 砂井:（1）砂量（2）易断（3）工程造价 近年更多使用塑料排水板 等效直径问题 5.4 土的三维固结理论 * 塑料排水带 ?：换算系数：0.75~1.0。 图67 塑料排水带的等效直径 b ? 5.4 土的三维固结理论 * 5.5 关于土体固结的其它问题简介 5.5.1 大变形固结理论 5.5.2 非饱和土的固结问题 5.5.3 固结试验—连续加载压缩试验方法 * 两种坐标系法 以物体变形前的初始构形B为参照，质点变形前的坐标为自变量，同坐标同质点：物质描述法。 固体力学 以物体变形后的构形B?为参照，一坐标不同时刻由不同质点占据：空间描述法。 流体力学 拉格朗日(Lagrange) 欧拉(Euler) 5.5.1 大变形固结理论 5.5 关于土体固结的其它问题简介 * 柯西(Cauchy)应变张量?ij为： 大变形： 格林(Green)应变张量Eij，即 欧拉(Euler)应变张量eij, 即 小变形：位移比物体尺寸小得多情况。 5.5 关于土体固结的其它问题简介 * 条形基础 a/H 1 ? ?=0.4~0.5 与一维固结理论计算结果接近 图5－70 不同条件下计算的条形基础固结度Us 条形基础以沉降定义 固结度Us 5.4 土的三维固结理论 * 5.4.4 三维固结的轴对称问题—砂井固结理论 1. 固结微分方程 2. 卡雷洛(Carrillo) 公式 3. 理想井的等竖向应变解—巴隆(Barron)解答 4. 非理想井的情况 5. 其它 5.4 土的三维固结理论 * 1. 固结微分方程 对于轴对称问题，固结微分方程表示为： 5.4 土的三维固结理论 * 砂井固结的轴对称问题 等效直径：de=1.05t(三角形排布)，de=1.125t(正方形排布) t为井距 图5－71 砂井渗流固结 5.4 土的三维固结理论 * 2.卡雷洛(Carrillo) 公式 （1）卡雷洛(Carrillo)已证明，上述固结方程可以分解为两种渗流来计算： 竖直向渗流＋轴对称平面渗流 （2）如果某一时刻由竖直向渗流引起的地基的固结度为Uz，同一时刻由轴对称平面渗流引起的固结度为Ur，则地基的总固结度Uzr可由下式计算： 5.4 土的三维固结理论 用孔压表示？ * 图5－72 地基内孔压的分布示意图 砂井 5.4 土的三维固结理论 * 3. 理想井的等竖向应变解—巴隆(Barron)解答 水平渗流固结：对于辐射流，由于水流对称，圆周面可以看成不排水面, 对于理想井（不考虑垂直向渗流的阻力及涂抹作用），其固结方程为： 5.4 土的三维固结理论 * 图5－73 轴对称固结问题 5.4 土的三维固结理论 re 2rw * 边界条件 (1)井壁圆周面处（r = rw）在t 0时: 超静水压力u=0 (2)影响区的周界面处，即r = re处: (3) 5.4 土的三维固结理论 * n: 井径比re /rw 径向固结： 5.4 土的三维固结理论 * 垂直方向的固结： M=π(2m+1)/2； Uz30%时 5.4 土的三维固结理论 * 总平均固结度Uzr： 5.4 土的三维固结理论 * 4. 非理想井的情况 井阻：砂井在排水过程中有阻力，考虑砂井的渗透系数。 涂抹：由于在设置砂井过程中，不可避免地扰动原状土，使一定范围内的地基土渗透系数减小。 5.4 土的三维固结理论 * 涂抹 H 2rs 2re 2rw 一般区kh, kv 井阻kw 涂抹区ks 图5－74 井阻与涂抹 5.4 土的三维固结理论 * 1）基本微分方程： 2）边界、初始条件： (1) t 0 (2) t 0 (3) (5) 孔压连续，水流连续条件 (4) 图5－75 砂井排水固结 5.4 土的三维固结理论 涂抹 H 2rs 2re 2rw z 排水面 * 两个区的径向渗流固结微分方程 5.4 土的三维固结理论 涂抹区 一般区 * 砂井与土体之间的流量相等 （砂井外壁） 5.4 土的三维固结理论 * 3）三个区的孔压分布 砂井区： 涂抹区 一般区 5.4 土的三维固结理论 * 涂抹区的井径比 井阻因子 m=0,1,2,… 5.4 土的三维固结理论 * 对于无井阻、涂抹： G=0 s=1 kh/ks=1 上式变成： 固结度： 5.4 土的三维固结理论 * 考虑井阻和涂抹的等效井