[工学]地基土压缩试验课件.ppt

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[工学]地基土压缩试验课件

一、压缩试验 1.压缩仪示意图 2.e-p曲线 地基沉降量计算 五、沉降分析中的若干问题 ① 确定先期固结压力σp ② 过e0 作水平线与σp作用线交于B。由假定①知,B点必然位于原状土的初始压缩曲线上; ③ 以0.42e0 在压缩曲线上确定C点,由假定②知,C点也位于原状土的初始压缩曲线上; 土样取出以后e不变,等于原状土的初始孔隙比e0,因而,( e0, σp)点应位于原状土的初始压缩曲线上; ② 0.42e0时,土样不受到扰动影响。 a. 正常固结土 假定: 推定: 原位压缩曲线的近似推求 ④ 通过B、C两点的直线即为所求的位压缩曲线。 饱和土体渗流固结理论 2、数学模型 一、一维渗流固结理论 ①土层均匀且完全饱和; ②土颗粒与水不可压缩; ③变形是单向压缩(水的渗出和土层压缩是单向的); ④荷载均布且一次施加;——假定?z = const ⑤渗流符合达西定律且渗透系数保持不变; ⑥压缩系数a是常数。 (1)基本假定: (2)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 饱和土体渗流固结理论 (3)建立方程: 微小单元(1×1×dz) 微小时段(dt) 2、数学模型 一、一维渗流固结理论 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 土骨架的体积变化= 不透水岩层 饱和压缩层 z 饱和土体渗流固结理论 (3)建立方程: 2、数学模型 一、一维渗流固结理论 固体体积: 孔隙体积: dt时段内: 孔隙体积的变化=流出的水量 饱和土体渗流固结理论 (3)建立方程: 2、数学模型 一、一维渗流固结理论 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=土骨架的体积变化 饱和土体渗流固结理论 Cv 反映了土的固结性质:孔压消散的快慢-固结速度; Cv 与渗透系数k成正比,与压缩系数a成反比; (cm2/s;m2/year) 固结系数 (3)建立方程: 2、数学模型 一、一维渗流固结理论 饱和土体渗流固结理论 线性齐次抛物线型微分方程式,一般可用分离变量方法求解。 给出定解条件,求解渗流固结方程,就可以解出uz,t。 (4)方程求解: 2、数学模型 一、一维渗流固结理论 a.求解思路: 饱和土体渗流固结理论 c. 微分方程的解 时间因数 m=1,3,5,7······ (4)方程求解: 2、数学模型 一、一维渗流固结理论 0 ? z ? H: u=p z=0: u=0 z=H: ?u??z?? 0 ? z ? H: u=0 基本微分方程: 初始边界条件: 微分方程的解: 反映孔隙水压力的消散程度-固结程度 * * 《土质学与土力学》 安徽理工大学资源与环境工程系 ★概述 ★土的压缩性 ★地基沉降量计算 ★饱和土体渗流固结理论 第六章 土的压缩性和地基沉降计算 概述 土具有压缩性 荷载作用 地基发生沉降 荷载大小 土的压缩特性 地基厚度 一致沉降 (沉降量) 差异沉降 (沉降差) 建筑物上部结构产生附加应力 影响结构物的安全和正常使用 土的特点 (碎散、三相) 沉降具有时间效应-沉降速率 概述 地 基 土 产 生 压 缩 的 原 因 外因: 1.建筑物荷载作用,这是普遍存在的因素; 2.地下水位大幅度下降,相当于施加大面积荷载; 3.施工影响,基槽持力层土的结构扰动; 4.振动影响,产生震沉; 5.温度变化影响,如冬季冰冻,春季融化; 6.浸水下沉,如黄土湿陷,填土下沉。 内因: 1.固相矿物本身压缩,极小,物理学上有意义,对建 筑工程来说没有意义的; 2.土中液相水的压缩,在一般建筑工程荷载 (100-600)Kpa作用下,很小,可不计; 3.土中孔隙的压缩,土中水与气体受压后从孔隙中 挤出,使土的孔隙减小。 压缩性 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 压缩性 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 压缩性 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 压缩性 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 H

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