第四章 土的压缩性与地基沉降计算(确定).ppt

三、关于基础沉降计算的讨论 三、关于基础沉降计算的讨论 第四章 土体的压缩与地基沉降计算 §4.2 地基的最终沉降量计算 超固结土用现场原始压缩曲线计算最终沉降： 超固结土压缩量： a、当 时 b、当 时，土始终处于超固结阶段 第四章 土体的压缩与地基沉降计算 §4.2 地基的最终沉降量计算 3.欠固结土（原位压缩曲线的求法同正常固结土） 的求算： 欠固结土压缩量： 讨论 1. 基础（地基表面）最终沉降量计算方法以分层总和法较为方便实用，采用侧限条件下的压缩性指标，以地基压缩层深度（地基变形计算深度）范围内的各分层计算压缩量加以总和。其中规范修正公式最为接近实测值，它运用了简化的平均附加应力系数（按实际的附加应力分布图面积计算）、规定了合理的地基变形计算深度、提出了关键的沉降计算经验系数，还有配套的各种变形特征的建筑物地基变形允许值。 第四章 土体的压缩与地基沉降计算 §4.2 地基的最终沉降量计算 2. 应力历史法计算基础最终沉降量，也采用分层总和的侧限条件单向压缩公式，但土的压缩性指标从原始压缩曲线和原始再压缩曲线中确定，从而在沉降计算中可以考虑应力历史的影响。 3. 弹性理论法计算基础最终沉降量，由于弹性力学公式是按均质线性变形半空间地基的假设得出的，而实际地基的压缩层厚度总是有限的，土的变形模量常随地基深度而增大，所以计算结果往往偏大；还有一个缺点是无法考虑相邻基础荷载的影响。但是弹性力学公式可用来计算短暂荷载作用下基础的沉降差、倾斜以及黏性土的瞬时沉降，计算时必须注意所取用的应力应变模量是土的弹性模量，土的泊松比取值由于地基不产生压缩变形（体积变形）μ＝0.5。 讨论 第四章 土体的压缩与地基沉降计算 §4.2 地基的最终沉降量计算 重点： 一维渗流固结 沉降与时间之间的关系：饱和土层的渗流固结 固结沉降的速度 ？ 固结沉降的程度 ？ 问题： §4.3 饱和黏性土地基沉降与时间的关系 不可压缩层 可压缩层 p 第四章 土体的压缩与地基沉降计算 二、一维渗流固结理论（Terzaghi渗流固结理论） 一、饱和黏性土的渗透固结 三、关于基础沉降计算的讨论 第四章 土体的压缩与地基沉降计算 §4.3 饱和黏性土地基沉降与时间的关系 第四章 土体的压缩与地基沉降计算 一、饱和黏性土的渗透固结 渗透固结：由孔隙排水而造成的压缩过程。 1、主固结： 在侧限压缩试验中，饱和土体孔隙中的自由水的挤出速度与渗透系数、土样厚度有关，与自由水的渗透速度有关的饱和土固结过程称为主固结。 2、次固结： 是主固结沉降完成后地基中土粒骨架在持续荷载作用下发生蠕变、矿物颗粒重新排列等因素引起的压缩过程，称为次固结。 §4.3 饱和黏性土地基沉降与时间的关系 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 二、一维渗流固结理论（Terzaghi渗流固结理论） 第四章 土体的压缩与地基沉降计算 一维：排水、压缩发生在竖向一个方向 固结理论：研究固结中沉降计算的理论； §4.3 饱和黏性土地基沉降与时间的关系 1、物理模型 p p p 附加应力:σz=p 超静孔压: u=σz=p 有效应力:σ’z=0 渗流固结过程 附加应力:σz=p 超静孔压: u p 有效应力:σ’z0 附加应力:σz=p 超静孔压: u =0 有效应力:σ’z=p 第四章 土体的压缩与地基沉降计算 §4.3 饱和黏性土地基沉降与时间的关系 2、数学模型 （1）荷载是瞬时一次施加的；加载期间饱和土层来不及变形，加载以后总应力沿深度均匀分布。 （2）土体为均质、饱和土； （3）在固结过程中，土粒和水本身被视为不可压缩的； （4）土层只有竖向的压缩和排水，图中附加应力沿水平面均匀分布； （5）土的压缩速率仅取决于土中自由水排出的速度，且土中水的渗流符合达西定律； （6）受压土层的渗透系数和压缩系数在固结过程中被视为常数； 基本假定： 求解思路： 总应力已知 有效应力原理 超静孔隙水压力的时空分布 第四章 土体的压缩与地基沉降计算 §4.3 饱和黏性土地基沉降与时间的关系 建立方程： 微小单元（1×1×dz） 微小时段（dt） 孔隙体积的变化＝流出的水量 土的压缩特性 有效应力原理 达西定律 超静孔隙水压力的时空分布 超静孔隙水压力 超静孔隙水压力 土的体积变化＝ 不透水岩层 饱和压缩层 z 第四章 土体的压缩与地基沉降计算 §4.3 饱和黏性土地基沉降与时间的关系 固体体积： 孔隙体积： dt时段内： 孔隙体积的变化＝流出的水量 第四章 土体的压缩与地基沉降计算 §4.3 饱和黏性土地基沉降与时间的关系 dt时段内： 孔隙体积的变化＝流出的水量 土的压缩性： 有效应力原理： 达西定律: 孔隙体积的变化＝土骨架的体积变