饱和土的渗流固结.pptx

这个模型的上述过程可以用来模拟实际的饱和粘土的渗流固结。弹簧与土的固体颗粒构成的骨架相当，圆筒内的水与土骨架周围孔隙中的水相当，水从活塞内的细小孔排出相当于水在土中的渗透。 以上是对渗流固结过程进行定性地说明。为了具体求饱和粘性土地基受外荷载后在渗流固结过程中任意时刻的土骨架及孔隙水分担量，下面就一维侧限应力状态下的渗流固结引入太沙基一维固结理论。 二、太沙基一维渗流固结理论 基本假定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/年求解分析固结微分方程t=0，0≤z≤H 时，u＝σz 0＜t≤∞，z＝0时，? u/ ? z=00＜t≤∞ ，z＝H时，u＝0t=∞，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 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 H12345透水面上的压缩应力a=不透水面上的压缩应力各种情况下地基固结度的求解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p235kPaH粘土层157kPa不透水层三、例题分析【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t③ 若将此粘土层下部改为透水层，则Uz=0.75时所需历时t【解答】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 3.双面排水时，Uz=0.75所需历时 由Uz=0.75，a＝1.5查图得到Tv＝0.47由Uz=0.75,a＝1,H=5m查图得到Tv＝0.49§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.观测资料的整理二、地基的容许变形值地基变形按其变形特征划分1.沉降量——一般指基础中点的沉降量2.沉降差——相邻两基础的沉降量之差3.倾斜——基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比4.局部倾斜——承重砌体沿纵墙6～10m内基础两点的沉降差与其距离之比地基容许变形值的确定方法1.理论分析方法实质是进行结构与地基相互作用分析，计算上部结构中由于地基差异沉降可能引起的次应力或拉应力，然后在保证其不超过结构承受能力的前提下，综合考虑其它方面的要求，确定地基容许变形值2.经验统计法对大量的各类已建筑物进行沉降观测和使用状况的调查，然后结合地基地质类型，加以归纳整理，提出各种容许变形值，《建筑地基基础设计规范》列出不同形式建筑物容许变形值。饱和 粘性土地基沉降三阶段饱和粘性土地基最终沉降量从机理上来分析，是由三部分组成的： s=si+sc+ss 其中：si—瞬时沉降 sc—主固结沉降 ss—次固结沉降事实上这三种沉降并不能截然分开，而是