土力学第四章课件.ppt

* End of Chapter 4 作业：4-1、4-4、4-5、4-7 压缩仪 * （一）正常固结土的沉降计算 三、 e～lgp曲线法计算地基最终沉降 4-5 地基沉降计算的e～lgp曲线法 （二）超固结土的沉降计算 三、 e～lgp曲线法计算地基最终沉降 4-5 地基沉降计算的e～lgp曲线法 （二）超固结土的沉降计算 三、 e～lgp曲线法计算地基最终沉降 4-5 地基沉降计算的e～lgp曲线法 （三）欠固结土的沉降计算 三、 e～lgp曲线法计算地基最终沉降 4-5 地基沉降计算的e～lgp曲线法 【例题4－3】有一仓库面积为12.5×12.5m，堆荷为100kPa，地基剖面见图4－22（a）。从粘土层中心部位取样做室内压缩试验得到压缩曲线如图4－22（b）所示。土样的初始孔隙比e0=0.67。试求仓库中心处的沉降量（砂土压缩量不计）。 4-5 地基沉降计算的e～lgp曲线法 【解】（1）确定沉降计算点及基底压力：沉降计算点为基础中心点，基底压力为p=100kPa。 （2）地基分层：砂土层及粘土层下的基岩的沉降量不计，故只需将粘土分层。取Hi=0.4b=0.4×12.5=5m。 （3）计算自重应力并绘分布曲线。粘土层顶面的自重应力为 σs1=2×19+3×9=65kPa 粘土层中心处的自重应力为 σs2= σs1 +10×5=115kPa 粘土层底面的自重应力为 σs3= σs2 +10×5=165kPa 4-5 地基沉降计算的e～lgp曲线法 则两粘土层的平均自重应力分别为90，140kPa。自重应力分布如图4－22（a）所示。 （4）求地基中的附加应力并绘分布曲线。该基础属空间问题，根据第二章表2－2及式（2－25），可求得粘土层中各分层的附加应力σzi，并标在图4－22（a）上。由此得Δp1=67kPa， Δp2=44kPa （5）确定前期固结应力，推求现场压缩曲线。 画出室内压缩曲线如图4－22（b）所示，用卡萨格兰德的方法得到粘土层的前期固结压力pc=115kPa。步骤（3）中已求得粘土层中心处的自重应力p0=115kPa。可见pc= p0，所以该粘土层为正常固结土。 4-5 地基沉降计算的e～lgp曲线法 由e0与前期固结应力得交点D，D点即为现场压缩曲线的起点；再由0.42e0（=0.28）在室内压缩曲线上得交点C，作D点和C点的连线，即为要求的现场压缩曲线，如图4－22(b)所示。从压缩曲线上可读得C点的横坐标为630 kPa，所以现场压缩指数为 Cc=(0.67-0.28)/lg(630/115)=0.53 （6）计算沉降量。 粘土层各分层的沉降量可用式（4－21）求得。一般说来，对不同分层，如果土质相同，则取Cci相等；如果土质不同，则应对各分层分别求出其压缩指数。至于eoi，不同土质，各分层的eo当然不同。但对于相同土质的各分层，如果土质较厚，也应考虑初始孔隙比eo随深度的变化。如本例题中， 4-5 地基沉降计算的e～lgp曲线法 试样是从粘土层中心取出并测得其eo=0.67，因而第1分层的eo应大于0.67，第二分层的eo应小于0.67。第1，2分层的初始孔隙比可用下式求得 式中，eo和po为已知点的初始孔隙比和自重应力，eoi和poi为某分层（中心点）的初始孔隙比和自重应力。用此式可求得粘土层中第1，2分层的初始孔隙比分别为： e01=0.67-0.53lg(90/115)=0.726， e02=0.67-0.53lg(140/115)=0.625 4-5 地基沉降计算的e～lgp曲线法 那么，仓库中心点的沉降量可由式（4－21）计算为 4-5 地基沉降计算的e～lgp曲线法 实践背景：大面积均布荷载 p 不透水岩层 饱和压缩层 σz=p p 侧限应力状态 4-6 地基沉降与时间关系 —土的单向固结理论 一、 太沙基（Terzaghi）单向固结理论 基本假定： ①土是均质、各向同性且饱和的； ②土粒和孔隙水是不可压缩的，土的压缩完全由孔隙体积的减小引起； ③土的压缩和固结仅在竖直方向发生； ④孔隙水的向外排出符合达西定律，土的固结快慢决定于它的渗透速度； ⑤在整个固结过程中，土的渗透系数、压缩系数等均为常数； ⑥地面上作用着连续均布荷载并且是一次施加的。 4-6 地基沉降与时间关系 —土的单向固结理论 一、 太沙基（Terzaghi）单向固结理论 不透水层 粘土层 地面 p 砂土层 4-6 地基