第5章-土压缩性和地基沉降.ppt

Ut与附加应力分布相关： 情况1：适用于薄压缩层的固结 情况2：适用于欠固结土层在自重应力作用下的固结 情况3：适用于基底面积较小，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的固结 情况4：适用于一般基底以外浅层地基附加压力情况 情况5：适用于一般基底范围下附加压力情况 1 2 3 4 5 H a= 顶面附加应力p1 底面附加应力p2 1.附加应力分布条件 任一时刻t固结度Ut的近似值： 当起始超孔隙水压力u沿深度为三角形分布，此时a=0，即“1”型，固结度Ut可由下式计算： 当起始超孔隙水压力u沿深度为矩形分布，此时a=1，即“0”型，固结度Ut可由下式计算： 对不同a值时的固结度，可先求得U0和U1，再按下式来计算： 2. 固结度的计算 A. 单面排水情况 0.0 0.2 0.4 0.001 0.1 1 时间因数 Tv 固结度 Ut 0.6 0.8 1.0 0.01 不透水边界 透水边界 渗 流 1 2 3 三种基本情况 ? ? ? B. 双面排水情况 固结度计算式与a值无关，且形式上与土层单面排水时的相同。所不同的是 中的H为固结土层厚度的一半。 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 ** 在地基固结分析中，通常有二类问题： 一是已知土层固结条件时可求出某一时间对应的固结度Ut，从而计算出相应的地基沉降st； 二是推算达到某一固结度Ut （或某一沉降st）所需的时间t。 土层任一时刻t的固结度Ut的近似值： 求某一时刻t的固结度与沉降量 Tv=Cvt/H2 St=Ut S? t 求达到某一沉降量(固结度)所需要的时间 Ut= St /S? 从 Ut 查表（计算）确定 Tv sd ——瞬时沉降 sc ——固结沉降 ss ——次固结沉降 (1) 瞬时沉降 瞬时沉降是在施加荷载后瞬时发生的，在很短的时间内，孔隙中的水来不及排出，因此对于饱和的粘件土来说，沉降是在没有体积变形的条件下产生的，本质上为形状变形。可用弹性理论计算瞬时沉降。 三、粘性土沉降的三个组成部分 (2) 固结沉降 固结沉降是在荷载作用下，孔隙水被逐渐挤出，孔隙体积逐渐减小，从而土体压密产生体积变形而引起的沉降。一般是粘性土地基沉降最主要的组成部分。 (3) 次固结沉降 次固结沉降是指超静孔隙水压力消散为零，在有效应力基本上不变的情况下，随时间继续发生的沉降量。本质上是土中的结合水水膜厚度发生变化引起土骨架的徐变。 Cα——次固结系数，e~lgt曲线末端的直线坡度。 思考题 试从基本概念、计算公式及适用条件等几个方面比较压缩模量、变形模量及弹性模量？ 地下水位升降对建筑物沉降有何影响？ 不同的无限均布荷载骤然作用于某一黏土层，要达到同一固结度，所需的时间有无区别？ * 压缩模量Es 定义：完全侧限下竖向正应力与相应的正应变的比值； 测试方法：单向固结压缩试验 应用：地基最终沉降量计算(分层总和法、应力面积法)。 变形模量E0 定义：土侧向自由膨胀条件下正应力与相应正应变的比值; 测试方法：现场载荷试验或三轴试验; 应用：计算砂土地基的最终沉降。 弹性模量Ei(或Er) 定义：应力s与弹性（即可恢复）正应变的比值； 测试方法：三轴试验 应用：计算回弹变形或瞬时沉降。 4. 关于三种模量的讨论 Es、E0和Ei( Er )的定义、测试方法与工程应用 (0≤β≤1) (2)弹性理论上Es与E0的换算关系： (3)实际测试中多有E0Es 注： (4) Ei要比Es与E0大得多，十几倍或者更大。 (1)Es和E0计算的应变为总应变，包括可恢复的弹性应变和不可恢复的塑性应变，而Ei(或Er)计算的应变只包含弹性应变。 ??? 应力历史是指土层在地质历史发展过程中所形成的前期应力状态以及这个状态对土层强度与变形的影响。 三、土的应力历史和固结状态 (1) 先（前）期固结压力 前期固结压力:土层在历史上所曾经承受过的最大固结压力，通常用pc表示； 前期固结压力pc通常是根据室内压缩试验获得的e-lg p曲线来确定，最常见的方法法是 卡萨格兰德(Cassagrande，1936）提出的经验作图法。 P94 e A B C D m rmin 1 2 3 先期固结压力Pc的确定： (f) B点对应于先期固结压力pc (b) 作水平线m1 (c) 作m点切线m2 (d) 作∠1m2 的角分线m3 (e) m3与试验曲线的直线段交于点B (a) 在e-lgp压缩试验曲线上 找曲率最大点 m pc lgp 式中p0 ——土层自重