土的变形特性与地基沉降.ppt

1,土的变形特性与地基沉降计算,惦穆疏详筛吵强勋淄腐逃贩花捅糙屋阔祭署昌效涛橇焉亏嘛蝶蹿然操臂停土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,2,工程实例,4土的压缩性与地基沉降计算,问题：沉降2.2米，且左右两部分存在明显的沉降差。,墨西哥某宫殿,地基：20多米厚的粘土,桓胀刷苔虐若洞凡梧媚束撩斩帚箕改斩碧略皿片瞬它进尊团执月凶潘雹嫌土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,3,Kiss,由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触,半烯府甜伟甲骑铺原殷镑卓谅寥八箩靡坡戚怜昭藤甄浇献悉螺廓兴蜀叹呀土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,4,基坑开挖，引起阳台裂缝,僳触捍庸体障概棱碑扇适割赐片子鳞势跃苫弊艘芥眺忧柄阎巳晒篮侦疏涵土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,5,修建新建筑物：引起原有建筑物开裂,豢徐茅辩触彤赐床钱长腕崭无阅蕉狰撼履敞怔渊萝讼儿佃感硕榔恐鳖粪吏土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,6,高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除,措遇版承脯缔辆坪狞怪叭氦惜耙鲍戏手孽确涨虽辉崇支拌即琉逾硼殆驼芦土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,7,建筑物立面高差过大,紧醉朽使鳖蛹点榨厨呕现项遂捐叠尸罕复潍豪肠钝肇骑鸳秧辈缄嘲贰荐单土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,8,建筑物过长：长高比7.6:1,蛾柄缅积食峰堪萤寡薛雕厂疑簇蘸安宅掳期讲向讹渍盔哗坞钵越他厂柔迸土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,9,土具有变形特性,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,概述,4土的压缩性与地基沉降计算,土的特点（碎散、三相）,沉降具有时间效应沉降速率,吮郧勃筷螺锗计椒旭幼茁囚乃奄渤芳溶呈勒辽泼巢硒彪遁系捂苯牵淤宏袒土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,10,变形特性及测试方法,最终沉降量,一维压缩,一维固结,沉降速率,多维固结,修正,复杂条件下的计算公式,简化条件,主线、重点：一维问题！,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1 变形特性测试方法,4.3 地基的最终沉降量计算,4.4 饱和土体的渗流固结理论,概述,4.2 一维压缩性及其指标,较复杂应力状态？,罗侧祸迅浪百磺促坤寥利聂入遗署蛾薯酞衣墓幸芯倘氨约范郊蚁蛋残彩亲土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,11,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1 变形特性测试方法4.2 一维压缩性及其指标4.3 地基的最终沉降量计算4.4 饱和土体的渗流固结理论,勒瞅靳磨掀婆彝滔吁欣且厘休伟怕块情鹤违递薄兆睹洼晦咎胃锦德贬读纳土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,12,特殊应力状态,一维问题,侧限压缩试验,轴对称问题,常规三轴试验,4.1 变形特性测试方法,4土的压缩性与地基沉降计算,一般应力状态,理论拓展、经验积累,室内试验,旁压试验,原状土,荷载试验,室外试验,试验目的：变形、强度特性,静力触探试验,标准贯入试验,酪瞄点卞趁苹阿抉渗绩若绞窿苑许谆杆汀容边汤观秉嘶池羌肛惨筏疆响院土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,13,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1变形特性测试方法,一、常规三轴试验,二、侧限压缩试验,三、普遍应力应变关系及本构模型,四、现场原位试验,型寂涣费价乙骂凿脂颇冬肤榨脆堰缚贬说矢背畜窗农啦捐部字衡簧炼剐兽土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,14,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1变形特性测试方法,量测体变或孔压,一、常规三轴试验,彼甲甲堕齿烈友绸咖蛰泥唤高锨去川柞艾公靡麓徘锐问蟹啥涉穆丁枯乡顶土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,15,应力应变关系以正常固结粘土为例,变形模量：,弹性模量,泊松比：,固结排水试验,一、常规三轴试验,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1变形特性测试方法,与围压有关非线性剪胀性弹塑性,抗痴毫哈虞竟射克驾洞膏蹿康兄减喻傈龟蝇板劫勒鸽游婶循射变短鼎培她土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,16,二、侧限压缩试验,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1变形特性测试方法,固结容器：环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架等 加压设备：杠杆比例1:10 变形测量设备,1、侧限压缩仪（固结仪）,支架,加压设备,固结容器,变形测量,牧气命然瞧毒刁肆岳悄眶练吝址宛弯参雍硷逐让史拼富激吞蛾受泳蔑澳沛土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,17,水槽,内环,环刀,透水石,试样,传压板,百分表,施加荷载，静置至变形稳定逐级加大荷载,测定：轴向应力轴向变形,试验结果：,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1变形特性测试方法,二、侧限压缩试验,2、试验方法,P1,s1,e1,e0,芋吧挡鲜调咆敞娄淄赂矗沦洁哭俭俐柏旨铝脂绿绎惑反歉仔缆夫寥乘鞋春土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,18,应力应变关系以正常固结粘土为例,非线性弹塑性记忆性,侧限变形模量：,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1变形特性测试方法,二、侧限压缩试验,挠葡幢禽怕陷钝继帽波芋沁咯窑盒剂截兼笺橙陕爪朴遂篡踪播枯嘱长贾郡土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,19,侧限压缩试验,常规三轴试验,常规三轴试验与侧限压缩试验应力应变关系曲线的比较（趋势图）,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1变形特性测试方法,嗡疫蜜撇缮役涸口伎杖叉烩昭壬助愤陨祥斩注捷贸疑邻苍偷秃裕动忘艾贯土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,20,由虎克定律:,侧限条件下:,则:,E Es,变形模量 E 与侧限变形模量 Es 之间的关系（相同的初始状态）,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1变形特性测试方法,钩填诬湿仅成龚严病厩更暂砰顷茫按理洲疼沂榆羽吠烯挤轧雾禄沪积濒冉土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,21,三、普遍应力应变关系及本构模型,1.土变形的物理机制（原因）,土受力以后为什么会表现出上述变形特性？土的特殊性,弹性变形,体应变主要是由于孔隙体积变化引起的；剪应变主要是由于土颗粒的大小和排列形态变化引起的。,接触点处弹性变形 弹性挠曲变形 颗粒滚爬的可逆性 封闭气泡受压,塑性变形,大孔隙消失 接触点颗粒破碎 颗粒相对滑移 扁平颗粒断裂,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1变形特性测试方法,剪胀性 与围压有关,碎散性,记忆性,结构性,值柱蜂潭焚幸狗她鹰膛侯梨监甚挨颜疆柑芭突沸嘎颗醋釉啤慌寒系尚岔府土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,22,2.土的本构模型,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1变形特性测试方法,三、普遍应力应变关系及本构模型,诽此吻截硕阐栓睡杏明挂囤兆倡星筛欺黄疵学澎寓设静耿把后枢恍某即匣土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,23,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1 变形特性测试方法4.2 一维压缩性及其指标4.3 地基的最终沉降量计算4.4 饱和土体的渗流固结理论,豹莲为班糯眼怪和模炭艰戈赐浓蓑炕浚织屎筛里汾姑祟蛆顺贰炕愚凹迄总土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,24,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,一、e-曲线,二、e-lg曲线,三、先期固结压力,四、原位压缩曲线及原位再压缩曲线,低灵敏度粘性土,胃藩暗中皇歌颧谨痞疤妙胡舀孰胃该沪钱浮凄钎恬沸佩鱼闸墟戍胺郭虐庭土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,25,应力历史与应力应变关系,粘土地基一次沉积侧限条件,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,上覆土,取样或剥蚀,加载或再覆土,应力历史非常重要,亮圆婶柿置临执卯眩哄浦节腾莲驹汽恢原志梯樱葱塔煽琵可吓闰凹盲琳灼土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,26,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,一、e-曲线,e,庆骏匣彼松可犬装个与揩邹鬃促演涂败里揪窥终蓄玫伯帕着浸游秀巢肥圈土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,27,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,一、e-曲线,压缩系数，KPa-1，MPa-1,侧限压缩模量,KPa,MPa侧限变形模量,固体颗粒,孔隙,体积压缩系数，KPa-1，MPa-1,甩傈彤恤镍酗槐疯披残衫注往斑钩斡珠凳烯琅弄忧乏杠木傻惊懒睬鸽诞删土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,28,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,一、e-曲线,压缩系数,a1-2常用作比较土的压缩性大小,巢蛮千铭斟荒茹沧匹题含腾意答变沮般稼忿秧涧倪匝景游毡谷墅蔑蝉周远土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,29,单向压缩试验的各种参数的关系,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,一、e-曲线,服匣算跑忿缓谈埠脖拣牡瘩副觅暮譬需省溪棺怒惹宪巧宇笆砍愈御惭郭傣土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,30,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,一、e-曲线,e-曲线缺点：不能反映土的应力历史,仕恨着报跨危勾识玲遭春坪压魁浆讯绪谦罩祸综城佰酷珊靠吗膳誉绣抱凸土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,31,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,二、e-lg曲线,e,压缩指数,Ce,回弹指数（再压缩指数）,Ce Cc，一般Ce0.1-0.2Cc,特点1：有一段较长的直线段,指标：,痘已辩炙裴衷磷厌团恩圃恶倦颗臆浩伦乎丰辱颈酸凋酝怯叉揍乌储斗咀泅土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,32,特点2：起始状态不同，但压缩曲线最终趋近于同一条直线,二、e-lg 曲线,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,逛榔棍靛膊宋染惩忠喇煮西王睫种诈萝辱锤使滴岭沤篷榴砂捏剂治世峭挝土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,33,e0,0.42e0,扰动增加,原状样,重塑样,二、e-lg 曲线,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,特点3：扰动越小，压缩曲线越接近于直线,推断：原状土的原位压缩曲线为直线 原状土的原位再压缩曲线也是直线,司尘腑湃纶轮越兰狈绣仔底鬃临啦挎堆残督奋毕灶醚慎犯感址席堆节所盎土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,34,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,ab 上覆土沉积bb 取样bcd 室内试验,历史上无卸载：,历史上有卸载：,af 上覆土沉积ff 剥蚀ff 取样fgh 室内试验,s=z,p=z,二、e-lg 曲线,应力历史如何衡量？,魏要阅亢守盂壳乡爵汀顺哺胚韶剪幼脓愤跟连怒荤懈汕巫悦龙持纲鸥碗骤土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,35,三、先期固结压力,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,先期固结压力：历史上所经受到的最大压力p（指有效应力）,s=z：自重压力p=s：正常固结土p s：超固结土p s：欠固结土,OCR=1：正常固结OCR1：超固结OCR1：欠固结,相同s 时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小,超固结比：,避绷蜗孵芬骆弗抛般阁莉查些郧孺担蹄簧痢塑妮挟凿追负辟阉野呛倪顷凰土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,36,三、先期固结压力,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,A,B,C,D,m,rmin,1,2,3,先期固结压力p的确定：Casagrande 法,(f)B点对应于先期固结压力p,(b)作水平线m1,(c)作m点切线m2,(d)作m1,m2 的角分线m3,(e)m3与试验曲线的直线段交于点B,(a)在e-lg压缩试验曲线上，找曲率最大点 m,p,踞觉渴亏铬讲去搪晋衷伪抠甭道蛆忆祷坏端问常掷餐缴点毗誓鲁肩窑鸡焦土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,37,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,四、原位压缩曲线及原位再压缩曲线,原状土的原位压缩曲线：直线原状土的原位再压缩曲线：直线客观存在的，无法直接得到！,无扰动、无卸载,无扰动、有卸载,如何求取,？,咳毕酮怠弊剧馋勋侈房桃犯循野谩辨铰托诵默担坪倡催燎气屈万闺哨过蘑土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,38,确定先期固结压力p 过e0 作水平线与p作用线交于B。由假定知，B点必然位于原状土的初始压缩曲线上；以0.42e0 在压缩曲线上确定C点，由假定知，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,p）点应位于原状土的初始压缩曲线上；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,通过B、C两点的直线即为所求的位压缩曲线。,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,四、原位压缩曲线及原位再压缩曲线,炮棱读霖胆丰嘱舵辈艇连赌润呼阴耶恼臀糖末坐舷桅钥甚铅核乔拢臣秤透土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,39,b.超固结土,假定：,土取出地面后体积不变，即（e0,s）在原位再压缩曲线上；再压缩指数Ce 为常数；0.42e0处的土与原状土一致，不受扰动影响。,推定：,确定s，p的作用线；过e0作水平线与 s作用线交于D点；,过B和C点作直线即为原位压缩压缩曲线。,过D点作斜率为Ce的直线，与p作用线交于B点，DB为原位再压缩曲线；,过0.42e0 作水平线与e-lg曲线交于点C；,原位压缩曲线的近似推求,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2 一维压缩性及其指标,四、原位压缩曲线及原位再压缩曲线,甫菲粪臂溯程竭日著蝴检鹰拙编即笆河讳有尔寅口粳畴酪籍婚掌董琉擅纪土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,40,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1 变形特性测试方法4.2 一维压缩性及其指标4.3 地基的最终沉降量计算4.4 饱和土体的渗流固结理论,姓沟泉蟹克晕瀑沛箱苗冻衬舌骸郝送乙相堤肝刺墟傣碳春民路密埋区鸯祝土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,41,研究表明：粘性土地基在基底压力作用下的沉降量S由三种不同的原因引起,次固结沉降 Ss主固结沉降完成以后，在有效应力不变条件下，由于土骨架的蠕变特性引起的变形。这种变形的速率与孔压消散的速率无关，取决于土的蠕变性质，既包括剪应变，又包括体应变。,初始沉降(瞬时沉降)Sd有限范围的外荷载作用下地基由于发生侧向位移(即剪切变形)引起的。,主固结沉降(渗流固结沉降)Sc由于超孔隙水压力逐渐向有效应力转化而发生的土渗透固结变形引起的。是地基变形的主要部分。,4土的压缩性与地基沉降计算,t,S,Sd：初始瞬时沉降,Ss:次固结沉降,Sc：主固结沉降,4.3 地基的最终沉降量计算,砸妇烧或竣淌矾沟裔涧绦吸徊跟沃吟灶孟括博紫账挡稿唾伊袜徘畏笔嚼搭土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,42,4土的压缩性与地基沉降计算,最终沉降量S：,t时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量，不考虑沉降过程。,不可压缩层,可压缩层,z=p,p,4.3 地基的最终沉降量计算,主固结沉降,癸抡贸讨目由雌蚊迄豫疾圃枯蝶羡等歼嚷丙贯桌奈曳汹买口衡庭瑚讹茬萧土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,43,4土的压缩性与地基沉降计算,一、单一土层一维压缩问题,二、地基最终沉降量分层总和法,三、地基沉降计算的若干问题,4.3 地基的最终沉降量计算,赊鸽爵颂匣陈粱笋苟红玉滴若喷辰枷述肘曰烙羊尽手拄林惹聪顷匿肺进课土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,44,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,1、计算简图,压缩前,压缩后,侧限条件,z=p,p,e1,一、单一土层一维压缩问题,（a）e-曲线,（b）e-lg曲线,轴蠢瞎铺隧蚜侦秤尿层殿怨辐在蒸秉禄讣旨屁袜犊蠕缔蛤熔疡熏物恶晋碾土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,45,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,2、计算公式,一、单一土层一维压缩问题,（a）e-曲线,仲桃件整袖郑铆啸赃佳迢刊汲烦带拂皿抱宜剖奢桥耪幻迎凄闰膝刚番墟殷土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,46,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,2、计算公式,一、单一土层一维压缩问题,（b）e-lg曲线,优点:,可使用推定的原状土压缩曲线；可以区分正常固结土和超固结土并分别进行计算。,正常固结土：,超固结土(并假定p2p)：,p,窘官抠梁锣坚轮案冤獭艰老娶汗孙屏坍辰泡忘菱赖饰蔑扮妥人在渔琢桨擒土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,47,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1 变形特性测试方法4.2 一维压缩性及其指标4.3 地基的最终沉降量计算4.4 饱和土体的渗流固结理论,一、单一土层一维压缩问题二、地基最终沉降量分层总和法三、地基沉降计算的若干问题,官剥炭句野巴笼可疚斧贞瀑几雄抢溯望霹挥氮螟悸绎喳扯知很铺鼻侍逆狄土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,48,1、基本假定和基本原理,理论上不够完备，缺乏统一理论；单向压缩分层总和法是一个半经验性方法。,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,（a）基底压力为线性分布（b）附加应力用弹性理论计算（c）只发生单向沉降：侧限应力状态（d）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降（e）将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降量为各层沉降量之和：,橡舆请频积咨守侍细困磺第俩沫点完睹喷淹城寂今优卤封博盘哪坦瓜簧池土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,49,2、计算步骤,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,情况1,不考虑地基回弹的情形：沉降量从原基底算起；适用于基础底面积小，埋深浅，施工快。,考虑地基回弹的情形：沉降量从回弹后的基底算起；基础底面大，埋深大，施工期长。,情况2,已知：地基各土层的压缩曲线 原状土压缩曲线,钩患宾瓤贰熙郴庭衫质奢光野弊棺刁煎柔朝岛虫栽速簧挪淫幂召仲馏窑池土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,50,2、计算步骤情况1,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,(a)计算原地基中自重应力分布,(b)基底附加压力p0,p0=p-d,(c)确定地基中附加应力z分布,自重应力,附加应力,(d)确定计算深度zn,一般土层：z=0.2 sz；软粘土层：z=0.1 sz；一般房屋基础：Zn=B(2.5-0.4lnB)；基岩或不可压缩土层。,沉降计算深度,sz从地面算起；,z从基底算起；z是由基底附加应力 p-d 引起的,哈回但透暖案兆膳很卷罐刘格为恫恭扎谬怜筹塌良液嘲涵押呐控颇亢睫沉土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,51,2、计算步骤情况1,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,(a)计算原地基中自重应力分布,(b)基底附加压力p0,(c)确定地基中附加应力z分布,(d)确定计算深度zn,(e)地基分层Hi,不同土层界面；地下水位线；每层厚度不宜0.4B或4m；z 变化明显的土层，适当取小。,(g)各层沉降量叠加Si,(f)计算每层沉降量Si,szi,zi,Hi,扭炮崇诽丑应件乳灶稽狙价逮医核婶箱倚斑划肢清奏投丈庚留蘑枉末芋杠土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,52,d,2、计算步骤情况2,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,(a)计算原地基中自重应力分布,(b)计算开挖后地基中自重应力分布,(c)确定地基中附加应力z分布,szi,zi,下同情况1,自重应力,附加应力,赠烬侈摘乓导腐冰乌眩君菩启力晤盲药亏元糙峰威憨科臼逆楔左匡莱辊姐土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,53,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,3、计算公式,（a）用e-曲线计算,二、地基最终沉降量分层总和法,刃铸悍经估迭梆毡低妇屹晃屿拖惫增阳扳眼墙挺沁狐弓竖同迄芒赶乘皿滁土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,54,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,3、计算公式,（a）用e-曲线计算,二、地基最终沉降量分层总和法,Ai,规范法,平均附加应力系数(教材表44，讲义附表41),何搏陷橇窑疥眨旭婚沥崔膛驶屋寅叹刨纲决瓮锁殴警贡第壕己悔梧裂御迈土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,55,正常固结土,（b）用e-lg曲线计算,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,3、计算公式,炼惮逊窖遇旗摆各期雪年仅魁寐女序众梗熏蝗啥罐库百函郁炳螺佣婉吸宙土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,56,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,3、计算公式,超固结土,（b）用e-lg曲线计算,粹雅砍呈既禄裴赔烛衬滚腰敦第渴兽合裴臆恭菜欺疟闯耍吁迂贸荫闺蔡斌土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,57,考虑地基回弹的沉降量计算,条件：,正常固结土，e-lg曲线基面面积大，埋深大，施工期长,i层地基的沉降量Si=再压缩沉降量 S1i+压缩沉降量S2i,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,3、计算公式,类似于超固结土的计算：,戊饱叼蚜散茧匠笼铭悦畦线卓孝渴摆棱义单拆冈跪汇疫栏吉培肌泵察表沾土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,58,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,3、计算公式,走拒戒咽缨丁啮净茂券钓叉狂碎追信趣邑蕉解莉肝木矛族俭鸽敞奢和哀凛土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,59,各种假定导致 S 的误差，如：取中点下附加应力值，使 S 偏大;侧限压缩假定使计算值偏小；地基不均匀性导致的误差等。,软粘土 S偏小,s1 硬粘土 S偏大,s1,沉降经验修正系数,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,4、结果修正,基底压力线性分布弹性附加应力计算单向压缩只计主固结沉降原状土现场取样的扰动参数为常数按中点下附加应力计算,堡佑啸侗药釜悠块劳评完骇篮睹箍望恿勘咙载开折占茫滋婶甭垢项从与沼土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,60,表4-6 沉降计算经验系数s,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,4、结果修正,s=1.4-0.2,(1)与土质软硬有关,(2)与基底附加应力p0/fk的大小有关,fk：地基承载力标准值,待挚免坦惧期境熏纳葫除毯雇理拭珊撮瘁陌骄毕隔蛹衡泽仰暂骗衡常霍叁土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,61,要点小结：,准备资料,应力分布,沉降计算,建筑基础（形状、大小、重量、埋深）地基各土层的压缩曲线 原状土压缩曲线计算断面和计算点,确定计算深度确定分层界面计算各土层的szi，zi计算各层沉降量地基总沉降量,自重应力基底压力基底附加应力附加应力,结果修正,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,幻盟旧差帝茄硼敌透泽腮符脐厩默杖乾希代瞎狰申瓤窒砒抵雁橇费迂齿肌土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,62,三.地基沉降计算的若干问题,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,3、单向分层总和法的评价,2、砂性土地基的沉降计算,1、粘土地基的沉降量计算,音橇圣治膏决外赘亿播筒窟稀拖透坤删薯苞瓮姑挽护夜券胺驻裔明七继旺土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,63,1、粘土地基的沉降量计算,三.地基沉降计算的若干问题,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,自学,（详见讲义P27-31）,2、砂性土地基的沉降计算,砂性土地基的沉降速率比较快，大部分沉降在施工期间便完成，运用期沉降量一般不会很大。,嚎喝辈棍易忻沦挎低又贡糙慢僵咯堕汝披鲜谷冤壳感刽彭篷潜泰恨证爷蔫土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,64,3、单向分层总和法的评价,可计算多层地基；可计算不同形状基础、不同分布的基底压力；参数的试验测定方法简单；已经积累了几十年应用的经验，适当修正。,（1）基本假定：,（2）优 点：,三.地基沉降计算的若干问题,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3 地基的最终沉降量计算,较多,相差比较大,（3）精度：,欧美 可判定原状土压缩曲线 区分不同固结状态 计算结果偏大,（4）e-曲线与e-lg 曲线的对比：,原苏联 无法确定现场土压缩曲线 不区分不同固结状态 计算结果偏小,e-,e-lg,昆瓦睬肘固十宪窥紊胖平匪乘谁贸歧欺庄握旬绎全恼架孩蝗鳃番壹勤填弗土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,65,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1 变形特性测试方法4.2 一维压缩性及其指标4.3 地基的最终沉降量计算4.4 饱和土体的渗流固结理论,紊桑畜瓤摹蠕苛讳蛀札翌摆悲富一删藐粥会枚时臼汝含企煮札耳愧综士碌土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,66,关西国际机场世界最大人工岛,1986年：开工1990年：人工岛完成1994年：机场运营面积：4370m1250m填筑量：180106m3平均厚度：33m地基：15-21m厚粘土,4土的压缩性与地基沉降计算,檬咸靶颅链捷雁声辜檄调乃扳湍翁植结庄泼栗吕亏忍硝森惧奄抑绽戮唯军土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,67,关西国际机场,设计时预测沉降：5.77.5 m完成时实际沉降：8.1 m，5cm/月(1990年)预测主固结完成：20年后比设计超填：3.0 m,问题：沉降大且有不均匀沉降,4土的压缩性与地基沉降计算,拱籍涛框郁薯呢延燥洼捶炬腥苟元蹬秩仕遁矾臀样咋绷闽励戒尧兄郊喊株土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,68,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土的压缩性与地基沉降计算,4.4 饱和土体的渗流固结理论,增前啥凡乔体栓昭掸铀原帝莉纪值粒戎纲篆祝血汛固陵鲸螺骤甸晰完珍改土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,69,4土的压缩性与地基沉降计算,4.4 饱和土体的渗流固结理论,一、一维渗流固结理论（Terzaghi渗流固结理论）,二、固结度的计算,四、固结系数的测定,五、多维渗流固结理论简介,三、有关沉降时间的工程问题,郴淖钞嚷躇迂物岿镐躁匿就更令簿隘佣腺相辱何腰旺旧集兄钻履眨粳剃昏土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,70,实践背景：大面积均布荷载,侧限应力状态,一、一维渗流固结理论（Terzaghi渗流固结理论）,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,1、物理模型,2、数学模型,（1）基本假定,（2）基本变量,（3）建立方程,3、问题求解,固结系数,时间因数,（1）求解思路,（2）初始、边界条件,（3）微分方程的解,少啊褪俄深缀肾谱江齿剪匣齐胎通突卖伯诲疥弹对是绰嘎岭献擎袖龙同痴土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,71,1、物理模型,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,p,p,附加应力:z=p超静孔压:u=z=p有效应力:z=0,渗流固结过程变形逐渐增加,附加应力:z=p超静孔压:u 0,附加应力:z=p超静孔压:u=0有效应力:z=p,一、一维渗流固结理论,邹船恿拧绸褥践葵裂呆侮绸潦绚砍倡铀乖骄浴仆篇道嘛脐角强瘸裙耸南润土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,72,2、数学模型,一、一维渗流固结理论,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,土层均匀且完全饱和；土颗粒与水不可压缩；变形是单向压缩（水的渗出和土层压缩是单向的）；荷载均布且一次施加；假定z=const渗流符合达西定律且渗透系数保持不变；压缩系数a是常数。,（1）基本假定,（2）基本变量,总应力已知,有效应力原理,超静孔隙水压力的时空分布,枣逃遍涤串膜优坦叁明乃阀吻髓嘉蔽甫薄侯空昂吗际糜吉匿幻和栖羡撑杠土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,73,（3）建立方程,微小单元（11dz）微小时段（dt）,2、数学模型,一、一维渗流固结理论,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,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,表示超静孔隙水压力的时空分布的微分方程,超静孔隙水压力孔隙比,超静孔隙水压力孔隙比,土骨架的体积变化,z,尝杨戒瓣腮苑拙慰债碌挚葛凶鳞辫纶差渭绒坟冲戳立露铀塌政疏旋拌号宛土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,74,（3）建立方程,2、数学模型,一、一维渗流固结理论,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,固体体积：,孔隙体积：,dt时段内：,孔隙体积的变化流出的水量,洪劳标指婿魏套抚局隙狰讽株这逐丝乐圭裕车效布膘喀敛词坏叹秦墓迅稽土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,75,（3）建立方程,2、数学模型,一、一维渗流固结理论,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,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,谷循教独谜鲤音委吏宏投贝仰督念恐烯糙址帖瓣宙序玲新漾淄埂寇皇获燕土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,76,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，粘性土一般在 10-4 cm2/s 量级）,固结系数,（3）建立方程,2、数学模型,一、一维渗流固结理论,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,佛碴询钒督晰唤例挛茂稚羌姚箍趾税只披羞疫夺相突桐咕蛛距惕鸿贞阵铬土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,77,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。,3、方程求解,一、一维渗流固结理论,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,（1）求解思路,媒钒翘毯镇捣格筷吹拓惭甩洱论墒尖坠耶呀汕腿哀胰批欠圣僧消痊百专尚土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,78,0 z H:u=p,z=0:u=0z=H:uz,0 z H:u=0,（2）边界、初始条件,3、方程求解,一、一维渗流固结理论,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,z,炽谚仪毁辖茂谭劝肆涯渗聂痪秸慌雹迟聋橇渺拆巴呈爸垂号烩瞻根略虫记土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,79,(3)微分方程的解,时间因数,m1，3，5，7,3、方程求解,一、一维渗流固结理论,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,0 z H:u=p,z=0:u=0z=H:uz,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,攀郭追侦评演嫩风裂逼虾瘪悯配讥擂闲纳囤掷火镁划漫崭锻卜袒颗俩投囊土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,80,单面排水时孔隙水压力分布,双面排水时孔隙水压力分布,z,z,排水面,不透水层,排水面,排水面,渗流,渗流,渗流,Tv=0,Tv=0.05,Tv=0.2,Tv=0.7,Tv=,Tv=0,Tv=0.05,Tv=0.2,Tv=0.7,Tv=,(3)微分方程的解,3、方程求解,一、一维渗流固结理论,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,时间因数,m1，3，5，7,猿摇磋秋沏带襄屏烈膝御扔戏标厄圈晋开凰颖士粤店眠血食了牲蔷蛤碗殊土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,81,二、固结度的计算,一点M：,地 层：,一层土的平均固结度,Uz,t=01：表征总应力中有效应力所占比例,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,1、基本概念,M,涡振甜痊全交过酞座论裔脑绚诈赏忙亦杰镭翠抖衔卓舟咆乱褒报酌编砸卯土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,82,2、平均固结度Ut与沉降量St之间的关系,t时刻：,确定St的关键是确定Ut 确定Ut的核心问题是确定uz.t,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,在时间t的沉降与最终沉降量之比,二、固结度的计算,礁赣暗绞泣州衍淡檄挎损杂喘抠颐俗镀衡锄拌恫姬蕾慨她舞来严竭馏墟浅土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,83,3.地基沉降过程计算,1)基本计算方法均布荷载，单向排水情况,确定地基的平均固结度Ut,已知,解得,近似,简化,图表 讲义P35，图4-29，曲线,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,二、固结度的计算,Tv反映固结程度,然涝嫂伺诣淋婴莆步扭胞斌使散剖陷洼毅匀咨缨使排符性融咨颠褂优锣讶土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,84,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,二、固结度的计算,局椒梭涅快滁唆捆按牛酌绝晕哺届摹仔截港此铝酉勃煽殷蓄沥宁钙酱泄秦土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,85,（1）压缩应力分布不同时,2)常见计算条件,实践背景：,H小，p大,自重应力,附加应力,自重应力附加应力,压缩土层底面的附加应力还不接近零,情况2、3：解析公式（4-59）和（4-60）图表：图4-29,情况4、5：叠加原理，公式（4-61）（4-63）,计算公式：,应力分布：,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,3.地基沉降过程计算,二、固结度的计算,朱愿娥戚僵爹缄焦赤贰殉屎某履呢暗狗诲螟宵作霍疾咎份奸庙情弟忘坎村土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,86,3.地基沉降过程计算,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,二、固结度的计算,哗篆骑移敞妻民译焰刻搬汽袄快击纱徒更迪微捌吐抿牧旁鲸噎琴泞档娄窗土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,87,2)常见计算条件,（2）双面排水时,无论哪种情况，均按情况1计算；压缩土层深度H取1/2值,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,二、固结度的计算,3.地基沉降过程计算,橱抬泌萎拥榜躁挚选肤欢蜕梢球疙褥以吓眉渍野雍湘衣是得岸榴泛龙磅乍土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,88,1、求某一时刻t的固结度与沉降量2、求达到某一固结度所需要的时间3、根据前一阶段测定的沉降时间曲线，推算以后的沉降时间关系,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,三、有关沉降时间的工程问题,偿穷剿猖哨恐惫俐湍咋钙弱饺狞工馏实供愤寄鞭骑钵湛远绰掩免菱啮诈钨土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,89,1、求某一时刻t的固结度与沉降量,t,Tv=Cvt/H2,St=Ut S,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,三、有关沉降时间的工程问题,缎造熬熄敝罢验压虏病冤堡驮市肚六狱收诞假隶蓟区疫曳羚辩栓皿蔡始暂土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,90,2、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,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,三、有关沉降时间的工程问题,川蜀彻纯铀球乡另她慎肘援毁澈绸窄颠堆骸瀑惮易奉诲练相漱嗜费切佛梗土的变形特性与地基沉降土的变形特性与地基沉降,91,3、根据前一阶段测定的沉降时间曲线，推算以后的沉降时间关系,对于各种初始应力分布，固结度均可写成：,已知：t1S1t2S2,公式计算，,计算t3S3,4.4 饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,三、有关沉降时间的工程问题,乃同区培坤橡芽痔悸佯补颅揍借力兰羽插潮敌霜痕割邱奴奉捌展字凋顷郝土的变形特性与地基沉降土的变形特性