软土基础工程绪论ppt课件.ppt

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1、第一章 绪 论,研究生课程：软土基础工程,梁发云 木林隆同济大学 地下建筑与工程系,引言:软土基础工程有什么不一样？,上海闵行淀浦河南岸在建13层住宅楼倒塌,压力差:大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。,比萨斜塔是比萨大教堂的钟楼， 8层圆柱形建筑，白色大理石砌成，塔高54.5米。1370年完工时塔顶中心点已偏离垂直中心线2.1米，1990年1月起斜塔全部关闭，塔身重心线已偏离10。 经过11年的纠倾工作，2001年12月15日向游人重新开放，比萨斜塔被扳“正”0.44米，目前还倾斜4.5米，基本恢复到18世纪末的水平。,苏州虎丘塔建于宋太祖建隆

2、二年（公元961年），距今已有1000多年历史。虎丘塔地基为粉质粘土，呈可塑至软塑状态，西南薄，东北厚。塔身落在人工块石填土层上，由于地基的不均匀沉降。塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线达 2.3m，塔倾斜后，使东北部位应力集中，超过砖体抗压强度而压裂。1956年, 苏州市政府邀请古建筑专家采用铁箍灌浆办法，加固修整；1981年开始，对该塔又进行了历时6年全面的整修，加固地基、补作基础、修缮塔体、复建塔座，终于保住了这座古塔。但由于底层塔身发生多条裂缝，成为危险建筑，一九七五年开始，虎丘塔便已关闭，不再允许游客进入。,浙江平湖报本塔,浙江平湖软土地基上的报本塔，建于明末清初,原来采用天然地基

3、建七层，但因屡建屡塌,后加了木桩并只建五层而结顶,并在碑文中详细记载了塔基的修筑经过,塔高49.14米，八角形，底层直径8.18米。塔身向东北倾斜75.5厘米。,老锦江饭店北楼沉降,1929年竣工的老锦江饭店北楼，采用的是30m长的洋松木桩筏基础，建成后长期保持均匀沉降，最终沉降超过了2m，原建筑物的底层成了现在的地下室。,上海展览馆,上海展览馆 （孙更生和郑大同，1984）,上海展览馆是建国初期由前苏联专家设计。采用箱形基础，基础平面尺寸为46.5m46.5m, 埋深2m，基础总压力为1.3 kg/cm2。该工程地基土为褐黄色粘土，固结快剪指标为c=36 kPa，f =17o。但是，由于未作

4、沉降计算，实际上采用了过大的容许承载力，导致发生了意料不到的沉降，完工后11年平均沉降量达1.6 m, 相对倾斜为0.44%。平均沉降速率在施工期间自5.4mm/日减至3.4mm/日，施工完成后一年逐渐减至0.7mm/日，二年减至0.3mm/日，三年减至0.1mm/日。,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,世界最大的人工岛,日本关西机场,关西机场,上海F1赛车场 - 地基处理技术,世界上第一个在河沼、滨海 软土地质条件下采用堆载预压、路堤桩等沉降控制技术建成的F1赛车场，意义非凡,4万组路堤桩300万m3

5、堆载预压,中海修船基地,中船造船基地,施工环境影响,鞍山、四平段直接下穿越的房屋有15幢,地铁下穿越房屋振动噪声,控江、延吉段直接下穿越的房屋有18幢,地铁下穿越房屋振动噪声,新建建筑物更应注意环境振动影响！,1.软土的成因 2.我国软土的分布特点 3.内陆软土的工程特性 4.沿海软土的物理力学性质 5.上海软土的特点 6.软土的流变性 7.软土的结构性,第1章 软土工程性质,第一节 软土的成因,软土在世界范围内分布极广，在软土地区曾发生过许多重大工程事故，在总结工程事故的基础上，直接促进了土力学理论发展。,一、软土的定义 Soft clay：软黏土或软土。 浅层地基分布有软土的地区，称为软土

6、地区。 岩土工程名词术语标准定义：软黏土， Soft clay，天然含水率高，呈软塑到流塑状态，具有压缩性高、强度低等特点的黏土。还定义了淤泥，Muck，在静水或缓慢流水环境中沉积，经生物化学作用形成的土。 建筑岩土工程勘查基本术语标准解释：软土， Soft clay，天然含水量大、压缩性高、承载力低、软塑到流塑状态的黏性土。 岩土工程勘查规范则将软土划归为特殊土，定义为：天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。,土是指： 地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。,风化,什

7、么是土,软土在世界范围内分布极广，在软土分布的地区曾发生过许多重大的工程事故，在总结这些事故的基础上，发展了土力学的理论。 Broms 认为，土力学发展的重要转折点在1910 年代。当时，瑞典、巴拿马、美国、德国等相继发生重大滑坡坍方事故，已有分析方法不能满足处理事故的要求，于是纷纷成立了专门委员会或委托专家进行调查研究。瑞典为处理铁路沿线不断出现的坍方问题，在国家铁路委员会内设立岩土委员会；巴拿马运河为处理可能堵塞运河的一段河道边坡事故，成立了专门委员会；美国土木工程师协会设立了研究滑坡的特别委员会；德国的基尔运河为处理施工中的滑坡事故设立了调查委员会；瑞典由于Stigberg码头的破坏，成

8、立了港口特别委员会，对该码头滑动原因进行分析，导致了著名的瑞典圆弧滑动法的产生。,软土研究的重要性,1910年代也正是太沙基对土力学进行探索研究并形成飞跃的阶段。在太沙基以前，土木工程中的许多土工问题并无合理的分析方法，多数凭经验设计，常发生意外事故。太沙基首次将各种土工问题归纳成为系统有科学依据的计算理论。太沙基的功绩并不局限于他对土力学的理论贡献，在他将土力学理论广泛应用于实际工程时，深刻地洞察到土的力学性质不可避免地受各种复杂因素的影响，他一贯倡导必须注意全面调查实际的工程地质情况并加以综合判断。正如太沙基所说的那样，直到20 世纪30 年代，地基勘探的唯一办法是根据工长的靴后跟在基槽土

9、面留下的痕迹作出地基承载力的判断。由于太沙基的倡导和推动，建立了一套野外勘探与室内试验的方法，使土的力学性质的研究和地质条件密切结合，从根本上改造了初期的土力学，填补了地质学和土木工程学之间的空白。,软土研究的重要性,现代意义的土力学是太沙基在研究软土工程特性的基础上提出来的，土的有效应力原理和土的固结理论是土力学建立的标志。太沙基最早对砂土管涌现象进行研究，继而试验探索高塑性粘土的固结规律，成功地解释了滨海粘土受压后长期缓慢的沉降及其强度逐渐增长的内在原因和规律，并从此使土力学对自然界许多复杂现象的研究得以逐渐深入。正是软土地区的工程事故和处理经验提供了土力学这门学科发展的客观条件。我国的软

10、土主要分布在沿海地区，在内陆和山区也有分布，特别是沿海地区，由于工程建设的发展比较快，建设的规模也比较大，软土地基的问题非常突出，曾经发生过不少的工程事故，也取得了许多宝贵的经验，丰富了土力学的宝库。,软土研究的重要性,1925年，Erdbaumechanik（土力学）出版，标志着土力学这门学科的诞生。,Karl Von Terzaghi (18831963)布拉格（捷克首都）格拉兹工业大学机械工程专业(1904)服完1年兵役后，再回母校攻读地质学1912年获得钢筋混凝土方面博士学位一战期间奥地利陆军航空试验所,土力学之父,（Von Karman；Von Mises共同服役）,1924年在第一

11、届国际应用力学大会上宣读粘土变形理论,（一举成名，由不知名的教师变成新的工程领域的创始人）,Geotechnical engineering is an art as much as a science.,二、软土的成因和分布,三角洲是河流流入海洋或湖泊时，因流速减低，所携带泥沙大量沉积，逐渐发展成的冲积平原。三角洲又称河口平原，从平面上看，像三角形，顶部指向上游，底边为其外缘，所以叫三角洲，三角洲的面积较大，土层深厚，水网密布，表面平坦，土质肥沃。,尼罗河三角洲 长江三角洲,在全世界主要河流的三角洲都分布有厚层的软黏土，这些河流包括尼罗河、密西西比河、莱茵河、易北河、长江、恒河等。 但通常认

12、为北欧诸国（丹麦除外）、加拿大、美国北部（芝加哥和波士顿）以及墨西哥城都是典型软黏土的主要分布区。,二、软土的成因和分布,天然沉积土因地质成因、赋存规律和组成成分等差异，其结构性表现出显著的时空变异性和区域性，诸如London黏土、Boston蓝黏土、挪威Drammen黏土、加拿大Leda和Champlain黏土、日本Ariake黏土、温州黏土、湛江黏土和连云港软黏土等。 Drammen（德拉门）挪威东南部港市，于1811年建市。位于德拉门峡湾顶、德拉门河口。人口大约为6万（2008）是挪威的第九大城市。加拿大Leda 黏土（亦称快黏土）是一种独特的高灵敏土 。 Mexico 软土极具特色，街

13、道下沉、地基弯曲、墙体破裂、甚至没有几座建筑是完全直立的这就是现在的墨西哥城，一座下陷中的城市。根据墨西哥国家水资源委员会发布的报告，这座西半球最古老的城市正在以每年45厘米的速度下沉，部分地区已经下陷了9至10米。墨西哥城的绝大多数历史古迹都深受下陷的影响。国家宫周边一圈的土地比中心部分下陷了0.6米。进入这座16世纪的教堂，你必须顺阶而下。然而就在几年前，这座教堂的入口还是和街道平行的。 1985年Mexico大地震给位于软黏土上的墨西哥城造成了极大的破坏。,第二节 我国内陆软土的工程特性,第三节 我国沿海软土特性,一、沿海软土的一般特性 20世纪60年代初，我国在沿海软土地区进行过一项全

14、面的建筑事故调查，得出沿海软土性质指标。,三 相 草 图,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,压缩系数与土所受的荷载大小有关。规范用p1100kPa、 p2200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性。,各地典型软土特性,在讨论沿海软土一般特性后，分别对我国几个主要的地区的软土，分析与归纳包括：珠江三角洲形成的软土深圳地区的软土福建沿海的软土浙江沿海的软土江苏连云港软土天津塘沽软土的工程特征,上海软土（这个要重点讲！）,珠江三角洲是由珠江从云贵高原，经广西进入广东后，河流坡降突然降低，流速减慢，夹带的泥沙沉积造陆而成。其独特之处是珠江出海口总计有8个口门，因流速

15、缓慢，许多口门都淤积堵塞，每年洪水来临时，因泄水不畅而泛滥堵塞，出现许多河汊纵横，泥沙堆积的河网地区。,二、珠江三角洲形成的软土,珠江三角洲是由珠江从云贵高原，经广西进入广东后，河流坡降突然降低，流速减慢，夹带的泥沙沉积造陆而成。其独特之处是珠江出海口总计有8个口门，因流速缓慢，许多口门都淤积堵塞，每年洪水来临时，因泄水不畅而泛滥堵塞，出现许多河汊纵横，泥沙堆积的河网地区。,深圳是20世纪末新开发的特区城市，在城市建设中揭示了各种类型的软土。深圳地区的软土主要为淤泥、淤泥质黏性土(混淤泥质土的粉细砂)及含泥炭质黏性土，属第四纪海相沉积，广泛分布于深圳西部的沿海地区和伶仃洋东海岸，厚度一般310

16、m，最大厚度17m以上。,三、深圳地区的软土,埋藏于海积平原的海陆交互相沉积的淤泥质黏性土，含水量一般为40%60%，呈流塑状态。黑灰色，含5%10%的有机质。,福建沿海软土有两种类型，一类是在福州、泉州一带为海成溺谷相沉积，一般厚度较大，层理呈带状，水平方向变化较少；另一类在厦门及闽东一带为滨海相沉积，是近代海退所形成的浅湾沉积，常多泥砂混杂，具有向海倾斜的层理，厚度一般不大，但变化和层理起伏较大。,四、福建沿海软土,五、浙江沿海软土,温州地处瓯江出海口，温州地区的软土是非常典型的厚层软土，地表的填土和表土层非常薄，淤泥埋藏深度24m，淤泥和淤泥质土层的厚度达30m或者更厚一些，淤泥的孔隙比

17、高达1.72.6。,浙江肖甬线和杭甬高速公路经过的地区为东海海滨，地表分布较厚的第四系海相沉积的淤泥质土,由于其沉积年代较晚,受上部土体的压密作用较小，故工程佳质较差，路基的工后沉降比较大，影响线路的运行质量。宁波地区典型的软土厚度大于25m，颜色为灰色或深灰色，软塑流塑状态，天然含水量为42.7%53.3%。,江苏省连云港软土位于黄海之滨的海积平原区，为滨海相沉积，层次分明，厚度变化小，表层淤泥质黏土的超固结比为1.854.6，淤泥的超固结比为1.04 l.07。淤泥的十字板强度、无侧限抗压强度及快剪强度均随深度呈明显的线性增长。,六、连云港软土,天津塘沽新港地基土系第四纪全新世滨海沉积，地

18、面下2 4m为吹填土和杂填土，在地面下10m以上的土层基本上均为淤泥质土，10m深度以下至18m大多为黏土和粉质黏土，夹薄层粉砂，18m以下为粉土和粉砂。,七、天津软土,地质年代表,区分地球历史各个时期的非固定间距的时间标尺。根据生物演化的巨型阶段，将地球演化史划分为：太古宙、元古宙和显生宙。“宙”可分为代，如：显生宙分为古生代、中生代和新生代。“代”再分为若干“纪”；“纪”再分为若干“世”；“世”分为若干“期” 。地质年代从古至今依次为：太古代、元古代、古生代、中生代、新生代。（新生代分为：古近纪、新近纪、第四纪）6500万年前那次生物大灭绝后，地球进入了新生代。新生代是地球历史的最新阶段，

19、而第四纪是新生代最后一个纪。（第四纪分为：全新世、晚更新世、中更新世、早更新世）第四纪开始，全球气候出现了明显的冰期和间冰期交替的模式。第四纪生物界的面貌已很接近于现代。哺乳动物的进化在此阶段最为明显，而人类的出现与进化则更是第四纪最重要的事件之一。,第四节 上海软土的工程特性,一、上海软土成因根据对上海地区第四系地层的研究，上海地区松散覆盖层全属第四系沉积，沉积厚度最厚达100m以上，覆盖在上新世玄武岩或老基岩风化面。第四纪时期，上海是一个较为缓慢的下沉区。由于古气候冷暖交替作用，引起海侵海退，江河摆荡和延缩，湖泊发育与消亡。在江、湖、海的交互作用下，经历了沉积、冲刷、再沉积的反复作用过程，

20、沉积了几百米松散的土层，构成了上海地区复杂的地层。上海地区第四纪以来与温暖期相对应地发生过5次海侵：其中更新世发生四次海侵，全新世发生一次海侵。第一次海侵与第二次海侵范围均较小，仅在东部沿海见到海相层。第三次海侵已达上海西郊地区，第四次海侵和第五次海侵规模最大，几乎遍及整个长江三角洲地区。,更新世末期湖沼相暗绿色硬土层，是第四纪最后一次苏州河寒冷期的沉积物，是上海地区全新统与更新统分层的界限，其上部的海相层为冰后期全新统。在更新世末期海退时，此暗绿色硬土层与现今东海大陆架古地形组成统工东海大陆平原，因受河流冲刷切割故缺失较多，常形成陆屿或河岸阶地。自西北向东南呈明显的阶梯状，即埋藏深度为：51

21、0m，15 20m，2530m。在上海的第四系地层中，对工程建设有直接影响的地层是135m以内的土层，包括暗绿色硬土层及其以下的晚更新统和暗绿色硬土层上部的全新统。通常意义上的上海软土是指暗绿色硬土层以上的土层，其中，对工程影响比较大的软土为第3层淤泥质粉质黏土和第4层淤泥质黏土。,上海软土形成,从C14测定和考古资料，可推断早全新世吴淞期年龄为90007500年，中全新世浦东期年龄为75004000年，晚全新世外白渡桥期年龄为4000年。距今大约15000年时冰后期气候转暖，冰川消融，海面回升，东海大陆架浅水区遭受海水的侵袭。至12000年海水已达上海地区，河床基面抬高，比降减小，流速减缓，

22、海水与河水混合聚集，携带泥沙沉积在河床内。在120009000年的真如期，诸河流被泥沙填满淤塞，形成溺谷。此时海水上岸，淹没沿岸阶地，使暗绿色硬土层沉没海面以下，大约在90007500年的吴淞期，已形成滨海浅滩沼泽地。在75004000年的浦东期，由于气候最适宜，海水上涨迅速，已达冰后期海面最大高度，长江河口已退至镇江、扬州一带入海，上海处于浅滩环境，水深2030m。,上海软土形成,大约在6000年前后，现上海地区为浅海湾，长江携带的泥沙向海域倾吐。从4000 年到现在，海面相对稳定，由长江携带的泥沙在入海口大量堆积，这个时期是上海的成陆时期，海岸线不断向海延伸，根据几条海岸砂堤的位置和考古年

23、龄计算，海岸线伸展速度有快有慢，开始时为3.55m/a，中期为1020m/a，现在为510m/a。到八世纪至十世纪时，海岸已在月浦、北蔡、周浦、下沙至奉城一线，形成了下沙捍海塘。公元十世纪至十三世纪(宋代)，岸线逐渐东移，南宋乾通八年(公元1172年)修筑了里护塘，海岸线已位于今老宝山城和川沙、南汇县城；然后逐渐向西南转折至大团、奉城、拓林、金山卫一线。此后，上海东部海岸的成陆速度逐渐减慢，人们修筑堤塘，围海造田，清雍正十一年(公元1733年)，里护塘东侧备塘加固称为钦公塘，20世纪初修筑了圩塘，后来整修加固成人民塘，成为现在的海岸线。,上海软土的土层层序和定名,上海软土的土层划分与定名经历了

24、不断发展与完善的过程，在20世纪50年代，对地面下25m范围以内的地基土，总结了15个地区、2068份土工试验资料，将土层划分为褐黄色表土层和灰色淤泥质土层两大层，分层进行了物理力学指标之间的统计分析，得出了物理指标之间、物理力学指标之间的相关关系式。为60年代初第一版上海地基基础设计规范的编制提供了技术储备。至80年代修订第三版地基基础设计规范时，已经总结了地面下100m范围内的土层划分与定名，提出了将上海的土层划分为4个基本类型。在90年代编制岩土工程勘察规范时，以及修订第四版的地基基础设计规范时，进一步地总结了工程勘察的经验。经过长期工程实践和研究工作的积累，对上海地区各土层的地质成因和

25、工程特征有了比较详细的了解和达到基本的共识。对上海地区120m深度范围内地基土层的层序及主要特征进行了系统的总结，在上海市地基基础设计规范(DGJ08-11- 1999)中给出了上海市区地基土土层层序表，规范了地基土的土层划分标准和定名的标准。同时给出了上海市区典型土层的物理力学指标的统计结果。,先期固结压力：土层历史上所经受到的最大压力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,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,应力历史: 土层在地质历史发展过程中所形成的前期应力状态以

26、及该状态对土层强度与变形的影响。,二、上海软土的应力历史,1) 正常固结土：OCR=1。 土自重应力就是该土层历史上受过的最大的有效应力。 2) 超固结土：OCR1。 该土层历史上受过的最大有效压力大于土自重应力。 可能是由于覆盖的土层被剥蚀等原因，使得原来长期存在于土层中的竖向有效压应力减小了。 3) 欠固结土：OCR1。 该土层在自重作用下的固结尚未完成。 可能是新近沉积粘性土、人工填土等，由于沉积的时间短，在自重作用下还没有完全固结。,解释,e,lgp,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,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

27、B点应力为p 。BC：取样过程，应力减小，先期固结压力为p。CD：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。,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m3；m3与试验曲线的直线段交于点B；B点对应于先期固结压力p。,先期固结压力p的确定,Casagrande 法,原位压缩曲线,正常固结土:, 沉积ab 取样bb 室内试验bcd,原位初始压缩曲线的推求,基本假定：取样后不回弹，即土样取出后孔隙比保持不变，(e0,s)点位于原状土初始压缩或再压缩曲线上;压缩指数Cc和回弹指数Ce为常数;试验曲线上的0.42e0点不受到扰动影响，

28、未受扰动的原位初始压缩曲线也应相交于该点。,0.1 1 10 p(100kPa),1.00.80.60.4,e,e0,0.42e0,扰动增加,原状样,重塑样,不同扰动程度试样的室内压缩曲线,正常固结土原位压缩曲线的推求,对正常固结土先期固结压力p=s(e0,p)位于原位压缩曲线上以0.42e0在压缩曲线上确定C点通过B、C两点的直线即为所求的原位压缩曲线。,推定方法,上海软土的应力历史,土的应力历史状态的描述主要通过先期固结压力与超固结比等物理量来反映。在地基基础设计计算或判断时考虑土的应力历史的影响和作用，将有助于提高设计水平和正确地解决工程问题。对上海软土应力历史的研究早在20世纪60年代

29、就已经开始研究。到了70年代，在上海金山右油化工工业区建设时，为了研究该地区软土的应力历史；作了大量室内先期固结压力的测定和土层的超固结比的分析。80年代以来，积累了更多的资料，土的应力历史及其在土体压缩性问题中的重要性日益被岩土工程界所接受应用和推广。,在上海软土地区，以淤泥质黏性土(包括第、第和第层土)为主的上海软土是微超固结的土层，平均的OCR值接近1.10，在一般的工程分析中,可以将其作为正常固结土。表层硬壳层与第层暗绿色硬土层则是超固结土，硬壳层的超固结状态可能是环境的变化，特别是气候条件如干燥蒸发所致，并不是荷载因素引起的。暗绿色硬土层的超固结状态则可能与该土层曾经是古地面的成陆条

30、件有关。,三、上海软土的抗剪强度,上海软土的抗剪强度低，地基的承载能力低，天然地基上的建筑物层数不能太高，通常需要采用桩基础以支承较高的建筑物，因而制约了对软土抗剪强度的研究，系统的研究成果比较少。最早的研究可以追溯到20世纪初，上海在建造高层建筑和市政工程时就已经开始采用桩基础，在黄浦江岸边还进行过地基的载荷试验、桩的载荷试验和软黏土摩擦力的大型压力盒试验，开始了对上海软土抗剪强度的研究。在20世纪50年代，曾系统地总结过软土的抗剪强度指标与土的孔隙比之间的相关关系，得到了如表所示的经验关系，表中的抗剪强度指标由直剪固快试验求得，并按峰值强度的70%确定的。这个经验关系曾列入上海地基基础设计

31、规范，使用了20多年，对于上海的工程实践曾发挥过很重要的作用。上海地区长期在工程实践中采用直剪固快试验的抗剪强度指标可能与这一成果的推广应用有关，而三轴试验的成果在一般工程中的应用并不普遍，有些重要的工程和研究项目，采用三轴试验和十字板试验，得到了一些有价值的成果，对于了解上海软土的抗剪强度特征有重要的意义。,四、上海软土的变形特性,上海软土地基的沉降量大，固结历时长，施工期完成的沉降量仅占总沉降量的20%30%，竣工后的沉降，包括次固结沉降将延续很长的时间。资料可以看出，第层淤泥质黏土是上海地区最软弱、压缩性最大的土层，其次为第层淤泥质粉质黏土层，这两层软土在早期是合并作为灰色淤泥质黏性土层

32、进行研究的，是研究上海软土变形特性的主要对象。 由于上海软土的沉积条件，形成了在黏性土中夹有薄层粉砂的“千层饼”特点，具有各向异性，水平向的固结系数与渗透系数均大于竖向的固结系数与渗透系数，水平向固结系数一般为竖向固结糸数的5 10倍，大多接近高值，即可差一个数量级。水平向的渗透系数一般为竖向渗透系数的50100倍，亦大多接近高值，即可相差两个数量级。,静止土压力系数K0确定方法,1.K0试验测定,2.采用经验公式计算,3.按相关表格提供的经验值确定,对于侧限应力状态： p0=sh=K0sv=n/(1-n)sv = n/(1-n)gz K0=n/(1-n),由于土的泊松比n 难确定，K0常用经

33、验公式计算。 对于砂土、正常固结粘土： K0 1-sinf,五、上海软土的侧压力系数,对上海软土的侧压力系数，在3个地区进行了比较系统的试验研究，得到各主要土层的侧压力系数平均值见表。,上海软土侧压力系数与三轴有效内摩擦角经验关系,六、上海软土的动力特性,在160m范围内用跨孔法和下孔法测得的动剪变模量随深度的变化见图。用共振柱试验测定的小应变时的剪变模量和阻尼比，用往复扭剪仪、单剪仪和动力三轴仪测定大应变时的参数，通过归一化的Gd/Gmax值、阻尼比D和剪应变之间的关系见图。,考虑土体小应变刚度特性深基坑变形分析方法,研究意义现场实测结果表明，相当一部分地下结构周围的土体在工作荷载状态下处于

34、小应变状态。Jardine et al.（1986）和Mair（1993）认为在建筑物基础、基坑和隧道周围除了少数发生塑性变形的区域外，土体应变整体上是非常小的，有代表性的数量级多在0.01%0.1%。,目前岩土工程设计采用的指标通常是由常规试验得出的，将常规试验得到的物理力学指标应用于小应变条件下的变形计算，其结果可能会明显偏大，这使得在实际工程中必须依赖现场监测来确保工程的安全性与可靠性。因此，岩土工程变形计算时采用与土体实际应变范围相适应的土性指标对于提高精度非常重要。邻近地铁隧道深基坑工程往往处于房屋和生命线工程密集地区，基坑开挖愈深，变形控制越难。即使在地质条件和基坑围护结构完全相同

35、的条件下，采用不同的开挖方案对变形也有着显著影响。在我国软土地区开展小应变研究，可为软土地区重大工程中的岩土问题提供更为合理的设计参数，对提高工程的设计水准和使用的安全性有着重要的意义和作用。,土体刚度与超固结比OCR和应力水平的试验曲线,小应变硬化土（HSS Model）模型的理论基础,采用由瑞士联邦理工大学开发的岩土工程数值软件Zsoil.PC V2010进行分析，该软件已在世界各国得到了广泛应用，内嵌有Harding Soil-Small（小应变/硬化土）模型，其中的小应变模型是基于Benz et al.（2007）所提出的HSS模型。 HSS模型是基于土体硬化模型(HS)基础上发展起来

36、的，该模型可考虑土体小应变情况下应力应变特性，在HS模型的基础上新增2个参数来描述土体小应变下的刚度状态，分别是 和 。,：剪切模量衰减到初始剪切模量70%时所对应的剪应变；,：初始土体弹性模量。,HSS模型参数取值方法大致可分为三类：室内试验取值、经验取值和手册推荐取值。通过对上海等软土地区HSS模型参数确定相关文献进行分析，总结归纳了文献资料所提出的取值方法，并针对上海等软土地区HSS模型参数确定提出了相应的建议取值方法。,HSS模型参数确定方法比较,在上海环球金融中心的岩土工程勘察中，对上海250m范围内的土层进行了PS检层波速试验，得到了非常完整的动力特性参数。,根据室内共振柱试验的结果，地基土的动力应力应变关系符合双曲线的数学模型，表达式为:,