饱和土的渗透固结.PPT

土中的应力按土体中土骨架和土中孔隙（水、气）的应力承担作用原理或应力传递方式可分为有效应力和孔隙应（压）力。 有效应力——由土骨架传递（或承担）的应力。 孔隙应力——由土中孔隙流体水和气体传递（或承担）的 应力。 当总应力保持不变时，孔隙水应力和有效应力可以相互转化，即孔隙水应力减小（增大）等于有效应力的等量增加（减小） 饱和土体在某一压力作用下的固结过程就是土体中各点的超静孔隙水应力不断消散、附加有效应力相应增加的过程，或者说超静孔隙水应力逐渐转化为有效应力的过程，而在转化过程中，任一时刻任一深度处的应力始终遵循有效应力原理。 孔隙水压力 总应力 有效应力 二、饱和土的渗透固结 超孔隙水压力 由渗流或荷载引起的超过静水位的孔隙水压力称为超静孔隙水压力，简称孔隙水压力。 对于荷载引起的超孔隙水压力，将随时间而变化，其变化规律仍然服从有效应力原理。 太沙基的有效应力原理： （1）土的变形（压缩）与强度均取决于土骨架所受的力，即有效应力σ′，而不是所受的总荷载（包括自重）； （2）饱和土体内任意平面上受到的总应力由有效应力和孔隙水压力两部分组成，即σ=σ′+u。 自重应力情况 饱和土中孔隙水压力和有效应力的计算 静水条件 地下水位 地下水位下降引起σ’ 增大的部分 H1 H2 σ’=σ-u u=γwH2 u=γwH2 σ’=σ-u =γH1+γsatH2-γwH2 =γH1+(γsat-γw)H2 =γH1+γ’H2 地下水位下降会引起σ’增大，土会产生压缩，这是城市抽水引起地面沉降的一个主要原因。 总应力 孔隙水压力 有效应力 ＝ － 谢 谢！ 二、压缩性指标 根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标 压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高 1.压缩系数a 2.压缩模量Es 3.变形模量E0 1.压缩系数a 土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值 p1 p2 e1 e2 M1 M2 e0 e p e-p曲线 △p △e 利用单位压力增量所引起得孔隙比改变表征土的压缩性高低 在压缩曲线中，实际采用割线斜率表示土的压缩性 《规范》用p1＝100kPa、 p2＝200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性 a1-2＜0.1MPa-1低压缩性土 0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中压缩性土 a1-2≥0.5MPa-1高压缩性土 2.压缩模量Es 土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为侧限模量 说明：土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比， Es愈大， a愈小，土的压缩性愈低 3.变形模量E0 土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。 一般由载荷试验确定。 变形模量与压缩模量之间关系 其中 土的泊松比，一般0～0.5之间 载荷试验示意图 由载荷试验得变形模量E0 反压重物 反力梁 千斤顶 基准梁 荷载板 百分表 载荷试验结果分析图－地基土的变形模量 变形模量、压缩模量的关系 σx=σy=K0σz 变形模量 压缩模量 无侧限条件 完全侧限条件 换算关系 土的泊松比，一般0～0.5之间 地基沉降实用计算方法 最终沉降量S∞： t?∞时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量，不考虑沉降过程。 不可压缩层 可压缩层 σz=p p 1、计算简图 压缩前 压缩后 侧限条件 σz=p p H H/2 H/2 γ,e1 一、单一土层一维压缩问题 （a）e-σ′曲线 （b）e-lgσ′曲线 计算地基沉降的基本公式 e e1 e2 p1 p2 p 2、计算公式 计算p1i、p2i，查e-σ′曲线 e1i、e2i如何得到？ 计算压缩系数和附加应力 计算压缩模量、附加应力 σz=p H γ,e1 确定： 测定： e-p曲线或者e-lgp曲线 查定： 算定： 3、计算要点 侧限条件 H σz=p p H/2 H/2 γ,e1 e e1 e2 p1 p2 p 1.定义： 先将地基土分为若干土层，各土层厚度分别为h1,h2,h3,……,hn。计算每层土的压缩量s1,s2,s3,….,sn。然后累计起来，即为总的地基沉降量s。 二、地基最终沉降量分层总和法 2.基本假设 地基是均质、各向同性的半无限线性变形体，可按弹性理论计算土中应力。 在压力作用下，地基土不产生侧向变形，可采用侧限条件下的压缩性指标。 为了弥补假定所引起误差，取基底中心点下的附加应力进行计算，以基底中点的沉降代表基础的平均沉降 3.单一压缩土层的沉降计算