9-5土的压缩性和沉降计算.ppt

第五章土的压缩性与沉降计算 §5.1 概述 §5.2 土的压缩性指标 §5.3 地基沉降实用技术方法 §5.4 饱和黏性土地基沉降与时间的关系 §5.1 概述 5.2.1 室内压缩试验与压缩性指标 压缩仪示意图 （1）压缩系数a （2）压缩模量Es 3. 室内压缩试验曲线及有关指标 (2) 前期固结压力 5.2.2 现场载荷试验与变形模量 压缩模量Es 、变形模量E0、弹性模量Ed 的区别 5.3 地基沉降实用计算方法 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、应力面积法计算最终沉降量 四、弹性理论方法计算最终沉降量 假定：地基是均质、各向同性的半空间无限弹性体； 基础整个底面和地基土始终保持接触 五、考虑应力历史影响的沉降计算方法 1. 正常固结土 讨论 例题分析 【解答】 5.4 饱和黏性土地基沉降与时间的关系 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 四、饱和黏性土地基沉降的三个阶段 土体中由孔隙水所传递的压力 有效应力σ?是指由土骨架所传递的压力，即颗粒间接触应力 模型演示得到：饱和土的渗透固结过程就是孔隙水压力向有效力应力转化的过程，在任一时刻，有效应力σ?和孔隙水压力u之和始终等于饱和土体的总应力σ 饱和土体有效应力原理 孔隙水压力u是指外荷p在土孔隙水中所引起的超静水压力 H 岩层 p u0=p uz σ?z 有效应力原理 u0起始孔隙水压力 在可压缩层厚度为H的饱和土层上面施加无限均布荷载p，土中附加应力沿深度均匀分布，土层只在竖直方向发生渗透和变形 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 * 土 质学与土力 学 对土的压缩指标及地基沉降计算进行系统介绍 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性。 压缩量的组成 固体颗粒的压缩 土中水的压缩 空气的排出 水的排出 占总压缩量的1/400不到，忽略不计 压缩量主要组成部分 说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果 无粘性土 粘性土 透水性好，水易于排出 压缩稳定很快完成 透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间 土的固结：土体在压力作用下，压缩量随 时间增长的过程 室内侧限压缩试验研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称固结试验 三联固结仪 §5.2 土的压缩性指标 刚性护环 加压活塞 透水石 环刀 底座 透水石 土样 荷载 注意：土样在竖直压力作用下，由于环刀和刚性护环的限制，只产生竖向压缩，不产生侧向变形。 研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律 Vv＝e0 Vs＝1 H0/(1+e0) H0 Vv＝e Vs＝1 H1/(1+e) p H1 s 土样在压缩前后变形量为s，整个过程中土粒体积和底面积不变 土粒高度在受压前后不变 整理 其中 根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e， 绘制e-p曲线，为压缩曲线 e-p曲线 1. e-p曲线及有关指标 e-lgp曲线 土的压缩曲线 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 M