土力学4变形及沉降.ppt

土力学,主讲：朱明,第四章 土的压缩性和地基沉降计算,主要内容,4.1 土的压缩性4.2 地基沉降计算4.3 沉降观测与地基容许变形4.4 固结理论,4.0 概述,（墨西哥城）,地基的沉降及不均匀沉降,4.0 概述,4.0 概述,工 程 实 例,Kiss,由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触,4.0 概述,工 程 实 例,基坑开挖，引起阳台裂缝,4.0 概述,新建筑引起原有建筑物开裂,4.0 概述,工 程 实 例,建筑物立面高差过大,47m,39,150,194,199,175,87,沉降曲线(mm),工 程 实 例,建筑物过长：长高比7.6:1,4.0 概述,第一节 土的压缩性,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,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,4.1 土的压缩性,土体变形的机理,土体的变形特性,土体的特点：散粒体,体应变主要由孔隙体积变化引起剪应变主要由土颗粒的大小和排列形态变化引起,4.1 土的压缩性,土的变形特性测定方法,4.1 土的压缩性,常规三轴压缩试验,常用试验类型,4.1 土的压缩性,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,侧限压缩（固结）仪,支架,加压设备,固结容器,变形测量,4.1 土的压缩性,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,4.1 土的压缩性,1.压缩仪示意图,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,4.1 土的压缩性,施加荷载，静置至变形稳定逐级加大荷载,侧限压缩试验,P1,s1,e1,e0,测定：轴向压缩应力 轴向压缩变形,4.1 土的压缩性,侧限压缩试验,已知：试样初始高度H0 试样初始孔隙比e0,试验结果：每级压力p作用下，试样的压缩变形S,4.1 土的压缩性,侧限压缩试验,卸载和再加载曲线,在试验曲线的卸载和再加载段，土样的变形特性同初始加载段明显不同，前者的刚度较大在再加载段，当应力超过卸载时的应力p时，曲线逐渐接近一次加载曲线卸载和再加载曲线形成滞回圈,4.1 土的压缩性,侧限压缩试验,应力历史及影响,土体在历史上所承受过的应力情况（包括最大应力等）称为应力历史,应力历史的影响非常显著,土样在A和B点所处的应力状态完全相同，但其变形特性差别很大,4.1 土的压缩性,-p曲线,初始加载Es卸载和重加载Ee,体积压缩系数：,单位压应力变化引起的单位体积的体积变化,侧限压缩（变形）模量kPa,MPa,4.1 土的压缩性,侧限压缩试验,由三相草图：,可得到e-p关系,4.1 土的压缩性,e-p曲线,研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律,Vve0,Vs1,Vve1,Vs1,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,4.1 土的压缩性,压力作用下，土中孔隙的减小。,压缩试验及压缩曲线,或,4.1 土的压缩性,e-p曲线,e0,p,e,e-p曲线,曲线A压缩性曲线B压缩性,4.1 土的压缩性,e-p曲线,不同土的压缩系数不同，a越大，土的压缩性越大同种土的压缩系数a不是常数，与应力p有关通常用a1-2即应力范围为100-200 kPa的a值对不同土的压缩性进行比较,压缩系数KPa-1，MPa-1,4.1 土的压缩性,e-p曲线压缩系数a,压缩系数a1-2常用作比较土的压缩性大小,4.1 土的压缩性,压缩系数,侧限压缩模量,体积压缩系数,压缩指标间的关系,4.1 土的压缩性,变形模量E0,土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。,变形模量与压缩模量之间关系,其中,土的泊松比，一般00.5之间,4.1 土的压缩性,常规三轴与侧限压缩试验,变形模量 E0 与侧限变形模量 Es间的关系,则:,E0 Es,虎克定律,侧限条件,4.1 土的压缩性,e-lgp曲线,Cs Cc，一般Ce0.1-0.2Cc,特点：在压力较大部分，接近直线段,指标：,反映了土的应力历史,压缩指数,4.1 土的压缩性,侧限压缩试验指标汇总,4.1 土的压缩性,先期固结压力,先期固结压力：土层历史上所经受到的最大压力p,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,超固结比：,如土层当前承受的自重压力为s,相同s 时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小,4.1 土的压缩性,e,p(lg),正常固结土的原位压缩曲线：直线,正常固结土初始压缩曲线,4.1 土的压缩性,在先期固结压力p附近发生转折，据此可确定p,先期固结压力,AB：沉积过程，到B点应力为pBC：取样过程，应力减小，先期固结压力为pCD：压缩试验曲线，开始段位于再压缩曲线上，后段趋近原位压缩曲线,4.1 土的压缩性,在e-lgp曲线上，找出曲率最大点m作水平线m1作m点切线m2作m1,m2 的角分线m3m3与试验曲线的直线段交于点BB点对应于先期固结压力p,先期固结压力p的确定,Casagrande 法,4.1 土的压缩性,原位压缩及原位再压缩曲线,正常固结土:,超固结土:,沉积ab 取样bb 室内试验bcd,4.1 土的压缩性,土样从地层中取出,前期固结压力,压缩指数,膨胀指数,应力历史对粘性土压缩性的影响,4.1 土的压缩性,当前地表,正常固结土,欠固结土,超固结土,超固结比,4.1 土的压缩性,二、试验方法确定土的变形模量,确定变形模量,现场试验,室内试验,三轴试验,4.1 土的压缩性,现场载荷试验,现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量s，将上述试验得到的各级荷载与相应的稳定沉降量绘制成p-s曲线，即获得了地基土载荷试验的结果。,4.1 土的压缩性,地基土现场载荷试验,图4-4 地基土现场载荷试验,1载荷板 2千斤顶 3百分表 4平台 5枕木 6堆重,4.1 土的压缩性,反压重物,反力梁,千斤顶,基准梁,荷载板,百分表,4.1 土的压缩性,圆形压板,方形压板,4.1 土的压缩性,三种模量的讨论,压缩模量Es是土在完全侧限的条件下得到的，为竖向正应力与相应的正应变的比值。该参数将用于地基最终沉降量计算的分层总和法、应力面积法等方法中。,变形模量E0是根据现场载荷试验得到的，它是指土在侧向自由膨胀条件下正应力与相应的正应变的比值。该参数将用于弹性理论法最终沉降估算中，但载荷试验中所规定的沉降稳定标准带有很大的近似性。,4.1 土的压缩性,弹性模量Ei可通过静力法或动力法测定，它是指正应力s与弹性（即可恢复）正应变e的比值。该参数常用于用弹性理论公式估算建筑物的初始瞬时沉降。,根据上述三种模量的定义可看出：压缩模量和变形模量的应变为总的应变，既包括可恢复的弹性应变，又包括不可恢复的塑性应变。而弹性模量的应变只包含弹性应变。,4.1 土的压缩性,第二节 地基沉降计算,地基最终沉降量：地基变形稳定后基础底面的沉降量,4.2 地基沉降计算,粘性土地基的沉降量S由机理不同的三部分沉降组成：,初始瞬时沉降 Sd：在不排水条件下，由剪应变引起侧向变形导致主固结沉降 Sc：由超静孔压消散导致的沉降，通常是地基变形的主要部分次固结沉降 Ss：由于土骨架的蠕变特性引起的变形,粘性地基的沉降类型,4.2 地基沉降计算,地基的最终沉降量计算,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。,以一维侧限应力状态土的压缩特性为基础的分层总和法,计算方法：,4.2 地基沉降计算,单一压缩土层的沉降计算在一定均匀厚度土层上施加连续均布荷载，竖向应力增加，孔隙比相应减小，土层产生压缩变形，没有侧向变形。,4.2 地基沉降计算,单一土层一维压缩问题,计算简图,（a）e-p曲线,（b）e-lgp曲线,4.2 地基沉降计算,计算公式：e-p曲线,单一土层一维压缩问题,4.2 地基沉降计算,施工步骤,地基最终沉降量分层总和法,基坑开挖：基础土层卸载，基础底面回弹,基础施工：基础土层重加载，基础底面再压缩,基坑回填：基础土层重加载，基础地面再压缩,建筑物施工：基础土层压缩沉降,4.2 地基沉降计算,地基沉降计算分层总和法,S1,dS,1.基本原理,（1）基础中心处的沉降代表基础的沉降。,（2）中心土柱完全侧限，其压缩量为沉降。,基本假设,沉降计算,S2,S3,S4,S8,计算深度,（1）桥规：,建规：,（2）至不可压缩的土（岩）层。,4.2 地基沉降计算,2.计算步骤,（1）分层,（2）计算基底净压力（附加压力）,（3）计算原存应力（自重应力）,（4）计算中心点以下的附加应力,（5）确定压缩底层,（6）计算每一层土的压缩量,4.2 地基沉降计算,4.2 地基沉降计算,压缩量计算公式,（I）,（II）,（III）,（7）计算总沉降量,4.2 地基沉降计算,四、建筑地基基础设计规范,4.2 地基沉降计算,沉降经验修正系数,（1）中等强度地基,（2）软弱地基,（3）坚实地基,4.2 地基沉降计算,S计S实,结果修正,地基最终沉降量分层总和法,会导致S的计算误差，如：取中点下附加应力值，使S偏大侧限压缩使计算值偏小地基不均匀性导致的误差等,软粘土（应力集中）S偏小,s1 硬粘土（应力扩散）S偏大,s1,s经验修正系数,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,4.2 地基沉降计算,地基最终沉降量分层总和法,结果修正,地基最终沉降量分层总和法,经验修正系数s=1.4-0.2,与土质软硬有关与基底附加应力p0/fk的大小有关,4.2 地基沉降计算,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,分层总和法要点小结,4.2 地基沉降计算,地基沉降计算中的有关问题,1.分层总和法在计算中假定不符合实际情况 假定地基无侧向变形 计算结果偏小 计算采用基础中心点下土的附加应力和沉降 计算结果偏大 两者在一定程度上相互抵消误差，但精确误差难以估计,2.分层总和法中附加应力计算应考虑土体在自重作用下的固结程度，未完全固结的土应考虑由于固结引起的沉降量相邻荷载对沉降量有较大的影响，在附加应力计算中应考虑相邻荷载的作用,3.当建筑物基础埋置较深时，应考虑开挖基坑时地基土的回弹，建筑物施工时又产生地基土再压缩的情况,4.2 地基沉降计算,回弹,回弹再压缩影响的变形量,计算深度取至基坑底面以下5m，当基坑底面在地下水位以下时取10m,sc考虑回弹再压缩影响的地基变形Eci土的回弹再压缩模量，按相关试验确定yc考虑回弹影响的沉降计算经验系数，取1.0Pc基坑底面以上土的自重应力，kPa,式中：,4.2 地基沉降计算,初始瞬时沉降 Sd，取决于剪切变形主固结沉降 Sc，取决于渗透固结过程，通常是地基变形的主要部分次固结沉降 Ss，取决于土骨架的蠕变变形,粘性地基的沉降量计算,总变形：,4.2 地基沉降计算,原位试验,砂性土地基的沉降速率较快，沉降绝对值一般不大，且大部分在施工期完成，运用期沉降量一般不会很大,难以取到有代表性的土样,标准贯入试验 静力触探试验 载荷板试验,Schmertman（薛迈脱曼）建议的简易算法 基于经验公式的估算方法）,办法：,特点：,问题：,原位冻结取样 单向分层总和法 S S S,砂性土地基的沉降量计算,4.2 地基沉降计算,可计算成层地基 可计算不同形状基础-条性、矩形和园形等 可计算不同基底压力分布-均匀、三角和梯形分布 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。,基本假定：,优 点：,（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,单向分层总和法的评价,4.2 地基沉降计算,计算精度：,单向分层总和法的评价,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,相差比较大 修正靠经验,e-p曲线与e-lgp曲线的对比：均需修正,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-p,e-lgp,4.2 地基沉降计算,例题分析,【例】某厂房柱下单独方形基础，已知基础底面积尺寸为4m4m，埋深d1.0m，地基为粉质粘土，地下水位距天然地面3.4m。上部荷重传至基础顶面F1440kN,土的天然重度16.0kN/m,饱和重度 sat17.2kN/m，有关计算资料如下图。试分别用分层总和法和规范法计算基础最终沉降（已知fak=94kPa）,4.2 地基沉降计算,【解答】,A.分层总和法计算,1.计算分层厚度,每层厚度hi 0.4b=1.6m，地下水位以上分两层，各1.2m，地下水位以下按1.6m分层,2.计算地基土的自重应力,自重应力从天然地面起算，z的取值从基底面起算,3.计算基底压力,4.计算基底附加压力,自重应力曲线,附加应力曲线,4.2 地基沉降计算,5.计算基础中点下地基中附加应力,用角点法计算，过基底中点将荷载面四等分，计算边长l=b=2m，z=4Kcp0,Kc由表确定,6.确定沉降计算深度zn,根据z=0.2c的确定原则，由计算结果，取zn=7.2m,7.最终沉降计算,根据e-曲线，计算各层的沉降量,4.2 地基沉降计算,按分层总和法求得基础最终沉降量为s=si=54.7mm,B.规范法计算,1.c、z分布及p0计算值见分层总和法计算过程,2.确定沉降计算深度,zn=b(2.50.4lnb)=7.8m,3.确定各层Esi,4.根据计算尺寸，查表得到平均附加应力系数,4.2 地基沉降计算,5.列表计算各层沉降量si,根据计算表所示z=0.6m,sn=0.9mm 0.025 si=55.6mm,满足规范要求,6.沉降修正系数j s,7.基础最终沉降量,s=ys s=61.2mm,4.2 地基沉降计算,沉降分析中的若干问题,a,d,b,1.土的卸荷回弹曲线不与原压缩曲线重合，说明土不是完全弹性体，其中有一部分为不能恢复的塑性变形2.土的再压缩曲线比原压缩曲线斜率要小得多，说明土经过压缩后，卸荷再压缩时，其压缩性明显降低,1.压缩曲线特征,4.2 地基沉降计算,沉降分析中的若干问题,2.粘性土沉降的三个组成部分,1.sd 瞬时沉降2.sc 固结沉降3.ss 次固结沉降,4.2 地基沉降计算,3.土的应力历史对土的压缩性的影响,土的应力历史：土体在历史上曾经受到过的应力状态,先期固结压力pc：土在其生成历史中曾受过的最大有效固结压力,讨论：对试样施加压力p时，压缩曲线形状,ppc,再压缩曲线，曲线平缓,ppc,正常压缩曲线，斜率陡，土体压缩量大,1.正常固结土,先期固结压力等于现时的土压力pcp0,2.超固结土,先期固结压力大于现时的土压力pcp0,3.欠固结土,先期固结压力小于现时的土压力pcp0,4.2 地基沉降计算,第三节 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,4.3 沉降观测,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610m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,4.3 沉降观测,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。,4.3 沉降观测,相邻基础的影响,4.3 沉降观测,土的应力历史对土的压缩性有何影响,在同等压力下，欠固结土的压缩性最大，而土层的超固结程度越高，土层的压缩性越小。,为何有了压缩系数还要定义压缩模量？,压缩系数是室内验算试验中最直接得到的指标，是土力学所特有的指标之一。压缩模量的定义主要是为了利用虎克定律而设置，工程中也比较习惯使用这一指标。,计算地基最终沉降量的分层总和法与应力面积法的主要区别有那些？二者的实用性如何？,（1）分层总和法与应力面积法的分层原则不同。,分层总和法采用尽可能小的薄层而应力面积法则一般采用土层的天然分层（地下水位处也有分层）。,（2）使用的变形参数（压缩模量或压缩系数）有区别。,分层总和法一般取对应薄层的荷载下的变形参数，而应力面积法采用的则是平均压力下的计算参数（工程中通常使用E12）。,（3）地基沉降计算压缩层深度的确定不同。,分层总和法采用附加应力与自重应力比值确定，而应力面积法则采用试算方法确定。,由于应力面积法在工程实践中已经积累了丰富的经验，故在实际工程较多采用应力面积法。,第四节 饱和土的固结理论,4.4 饱和土体的渗流固结理论,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厚粘土问题：沉降大 且不均匀,日本关西国际机场,世界最大人工岛,4.4 饱和土体的渗流固结理论,关西国际机场,设计预测沉降：5.77.5 m完工实际沉降：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,4.4 饱和土体的渗流固结理论,沉降与时间之间的关系：饱和土层的渗流固结,问题：固结沉降的速度和程度？超静孔隙水压力的大小？,饱和土体的渗流固结理论,一维渗流固结,4.4 饱和土体的渗流固结理论,饱和土一维渗流固结理论（Terzaghi渗流固结理论）固结度的计算有关沉降时间的工程问题固结系数的测定多维渗流固结理论简介,饱和土体的渗流固结理论,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,渗透固结理论是针对土这种多孔多相松散介质,建立起来的反映土体变形过程的基本理论。土力学的创始人Terzaghi教授于20世纪20年代提出饱和土的一维渗透固结理论,物理模型 太沙基一维渗透固结模型数学模型 渗透固结微分方程方程求解 理论解答固结程度 固结度的概念,一维渗流固结理论,Terzaghi一维渗流固结模型,实践背景：大面积均布荷载,侧限状态的简化模型,处于侧限状态，渗流和土体的变形只沿竖向发生,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,钢筒弹簧 水体 带孔活塞 活塞小孔大小,渗透固结过程,侧限条件 土骨架 孔隙水 排水顶面 渗透性大小,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,Terzaghi一维渗流固结模型,p,附加应力:z=p超静孔压:u=z=p有效应力:z=0,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,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,Terzaghi一维渗流固结模型,土层是均质且完全饱和土颗粒与水不可压缩水的渗出和土层压缩只沿竖向发生渗流符合达西定律且渗透系数保持不变压缩系数a是常数荷载均布,瞬时施加，总应力不随时间变化,基本假定,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,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,数 学 模 型,土层超静孔压是z和t的函数，渗流固结的过程取决于土层可压缩性（总排水量）和渗透性（渗透速度）,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,数 学 模 型,微小单元（11dz）微小时段（dt）,土的压缩特性 有效应力原理 达西定律,渗流固结基本方程,土骨架的体积变化孔隙体积的变化流入流出水量差,连续性条件,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,数 学 模 型,固体体积：,孔隙体积：,dt时段内：,孔隙体积的变化流出的水量,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,数 学 模 型,dt时段内：,孔隙体积的变化流出的水量,达西定律:,孔隙体积的变化土骨架的体积变化,u-超静孔压,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,数 学 模 型,Cv 反映土的固结特性：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；单位：cm2/s；m2/year，粘性土一般在 10-4 cm2/s 量级,固结系数:,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,数 学 模 型,方程求解-解题思路,反映了超静孔压的消散速度与孔压沿竖向的分布有关是一线性齐次抛物型微分方程式，与热传导扩散方程形式上完全相同，一般可用分离变量方法求解其一般解的形式为：只要给出定解条件，求解渗透固结方程，可得出u(z,t),渗透固结微分方程：,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,0 z H:u=p,z=0:u=0z=H:uz,0 z H:u=0,初始条件 边界条件,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,方程求解 边界条件,微分方程：,初始条件和边界条件,为无量纲数，称为时间因数，反映超静孔压消散的程度也即固结的程度,方程的解：,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,方程求解 方程的解,从超静孔压分布u-z曲线的移动情况可以看出渗流固结的进展情况u-z曲线上的切线斜率反映该点的水力梯度水流方向,思考：两面排水时如何计算？,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,方程求解 固结过程,方程的解：,双面排水的情况,上半部和单面排水的解完全相同下半部和上半部对称,4.4 饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,方程求解 固结过程,4.4 饱和土体的渗流固结理论-固结度的计算,固结度的概念,一点M的固结度：其有效应力zt对总应力z的比值,Uz,t=01：表征一点超静孔压的消散程度,Ut=01：表征一层土超静孔压的消散程度,一层土的平均固结度,平均固结度Ut与沉降量St之间的关系,t时刻：,确定沉降过程也即St的关键是确定Ut 确定Ut的核心问题是确定uz.t,固结度等于t时刻的沉降量与最终沉降量之比,4.4 饱和土体的渗流固结理论-固结度的计算,固结度的概念,均布荷载单向排水,图表解：P121，图4-22,一般解：,近似解：,简化解,地基的平均固结度计算,Ut是Tv的单值函数，Tv可反映固结的程度,4.4 饱和土体的渗流固结理论-固结度的计算,4.4 饱和土体的渗流固结理论-固结度的计算,地基的平均固结度计算,三种基本情况,地基的平均固结度计算,（1）压缩应力分布不同时,4.4 饱和土体的渗流固结理论-固结度的计算,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-固结度的计算,地基的平均固结度计算,常见计算条件,4.4 饱和土体的渗流固结理论-工程问题,有关沉降时间的工程问题,求某一时刻t的固结度与沉降量求达到某一固结度所需要的时间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,求某一时刻t的固结度与沉降量,Tv=Cvt/H2,St=Ut S,有关沉降时间的工程问题,t,4.4 饱和土体的渗流固结理论-工程问题,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,有关沉降时间的工程问题,4.4 饱和土体的渗流固结理论-工程问题,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,有关沉降时间的工程问题,对于各种初始应力分布，固结度均可写成：,4.4 饱和土体的渗流固结理论-工程问题,4.4 饱和土体的渗流固结理论-固结系数确定方法,固结系数确定方法,固结系数 Cv为反映固结速度的指标,Cv 越大，固结越快，确定方法有四种：,直接计算法 直接测量法 时间平方根法经验方法 时间对数法经验方法,固结方程：,直接计算法,k与a均是变化的Cv在较大的应力范围内接近常数精度较低,压缩试验 a 渗透试验 k,4.4 饱和土体的渗流固结理论-固结系数确定方法,直接测量法,压缩试验 S-t曲线,因为 Ut=90%Tv=0.848,由于次固结，S不易确定存在初始沉降，产生误差,4.4 饱和土体的渗流固结理论-固结系数确定方法,Ut60%时二线基本重合，之后逐渐分开当Ut=90%时，,时间平方根法,4.4 饱和土体的渗流固结理论-固结系数确定方法,绘制压缩试验S-t1/2 曲线做近似直线段的延长线交S轴于S0，即为主固结的起点，dS为的初始压缩量从S0作直线S0A，其横坐标为直线的1.15倍直线S0A与试验曲线之交点A所对应的t值为t90,4.4 饱和土体的渗流固结理论-固结系数确定方法,时间平方根法,自学,时间对数法,4.4 饱和土体的渗流固结理论-固结系数确定方法,4.4 饱和土体的渗流固结理论,自学,多维渗流固结理论简介,作业题,4-14-34-54-64-84-10,课堂练习,从工程勘察报告中已知某土层的e0=0.856,Es1-2=6.3MPa,则该土层为：_ A低压缩性土 高压缩性土 B中压缩性土 C高压缩性土,(2)理论上弹性模量E、变形模量E0与压缩模量Es1-2的关系为：_ A E=E0=Es1-2 B E Es1-2 E0 D EE0 Es1-2,小测验2,设基础底面尺寸为4.8 m23.2 m2，埋深为1.5 m，传至地面的中心荷载F=1 800 kN，地基的土层分层及各层土的侧限压缩模量（相应于自重应力至自重应力加附加应力段）如下图所示，持力层的地基承载力特征为fak=180 kPa，用应力面积法计算基础中点的最终沉降。,