土力学+东南大学等5-1.土的压缩性.pptVIP

第5章 土的压缩性 §5.1 概述 §5.2 固结实验及压缩性指标 §5.3 应力历史对压缩性的影响 §5.4 土的变形模量 §5.4 土的弹性模量 §5.1 土的压缩性概述 自重应力压缩稳定 附加应力导致地基土体变形 §5.2 固结实验及压缩性指标 5.2.1 固结试验和压缩曲线 压缩： 土在压力作用下，体积将缩小。这种现象称为压缩。 固结： 土的压缩量随时间增长的过程称为固结 1.压缩仪示意图 2.e-p曲线 二、压缩性指标 1.压缩系数a 2.压缩模量Es §4.2 地基最终沉降量计算 一、分层总和法 4.单向压缩分层总和法计算步骤 绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线 二、《规范》法 三、地基沉降计算中的有关问题 四、例题分析 【解答】 五、沉降分析中的若干问题 §4.3 饱和土体渗流固结理论 一、有效应力原理 二、饱和土的一维固结理论 基本假定 求解分析 地基固结度 各种情况下地基固结度的求解 三、例题分析 【解答】 §4.4 建筑物沉降观测与地基容许变形值 一、建筑物沉降观测 二、地基的容许变形值 1.土层是均质的、完全饱和的 2.土的压缩完全由孔隙体积减小引起，土体和水不可压缩 3.土的压缩和排水仅在竖直方向发生 4.土中水的渗流服从达西定律 5.在渗透固结过程中，土的渗透系数k和压缩系数a视为常数 6.外荷一次性施加 微分方程及解析解 根据水流连续性原理、达西定律和有效应力原理，建立固结微分方程 cv——土的固结系数，m3/年 渗透固结前土的孔隙比 其中：k——土的渗透系数，m/年 固结微分方程 t=0，0≤z≤H 时，u＝σz 0＜t≤∞，z＝0时，? u/ ? z=0 0＜t≤∞ ，z＝H时，u＝0 t=∞，0≤z≤H时，u＝0 采用分离变量法，求得傅立叶级数解 式中：TV——表示时间因素 m——正奇整数1，3，5…； H——待固结土层最长排水距离(m)，单面排水土层取土层厚度，双面排水土层取土层厚度一半 地基固结度：地基固结过程中任一时刻t的固结沉降量sct与其最终固结沉降量sc之比 说明： 在压缩应力、土层性质和排水条件等已定的情况下，U仅是时间t的函数 竖向排水情况，固结沉降与有效应力成正比，因此在某一时刻有效应力图面积和最终有效应力图面积之比值即为竖向排水的平均固结度Uz 傅立叶级数解收敛很快，当U 30%近似取第一项 土质相同而厚度不同的两层土，当压缩应力分布和排水条件相同时，达到同一固结度时时间因素相等 土质相同、厚度不同土层，荷载和排水条件相同时，达到相同固结度所需时间之比等于排水距离平方之比 结论：对于同一地基情况，将单面排水改为双面排水，要达到相同的固结度，所需历时应减少为原来的1/4 地基固结度基本表达式中的Uz随地基所受附加应力和排水条件不同而不同，因此在计算固结度与时间的关系时也应区别对待 1.适用于地基土在其自重作用下已固结完成，基底面积很大而压缩土层又较薄的情况 2.适用于土层在其自重作用下未固结，土的自重应力等于附加应力 3.适用于地基土在自重作用已固结完成，基底面积较小，压缩土层较厚，外荷在压缩土层的底面引起的附加应力已接近于零 4.视为1、2种附加应力分布的叠加 5.视为1、3种附加应力分布的叠加 1 2 3 4 5 H 利用压缩层透水面上压缩应力与不透水面上压缩应力之比，绘制固结度与时间因素曲线，确定相应固结度 a= 透水面上的压缩应力 不透水面上的压缩应力 【例】厚度H=10m粘土层，上覆透水层，下卧不透水层，其压缩应力如下图所示。粘土层的初始孔隙比e1=0.8，压缩系数a=0.00025kPa-1，渗透系数k=0.02m/年。试求： ① 加荷一年后的沉降量St ② 地基固结度达Uz=0.75时所需要的历时t ③ 若将此粘土层下部改为透水层，则Uz=0.75时所需历时t 157kPa 235kPa H p 粘土层 不透水层 1.当t=1年的沉降量 地基最终沉降量 固结系数 时间因素 查图表得到Ut=0.45 加荷一年的沉降量 2.当Uz=0.75所需的历时t 由Uz=0.75，a＝1.5查图得到Tv＝0.47 3.双面排水时，Uz=0.75所需历时 由Uz=0.75,a＝1,H=5m查图得到Tv＝0.49 反映地基的实际变形以及地基变形对建筑物的影响程度 根据沉降观测资料验证地基设计方案的正确性，地基事故的处理方式以及检查施工的质量 沉降计算值与实测值的比较，判断现行沉降计算方法的准确性，并发展新的更符合实际的沉降计算方法 观测工作主要内容 1.收集资料和编写计划 2.水准基点设置 3.观测点的设置 4.水准测量 5.观测资料的整理 * * 主要内容 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩