土力学及地基基础第11讲 沉积土层的应力历史及地基沉降与时间的关系课件.ppt
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1、沉积土层的应力历史及地基沉降与时间的关系,刘忠玉 教授,本讲知识点:一、沉积土层的应力历史二、地基沉降与时间的关系,一、应力历史,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。,超固结比OCR:先期固结压力与现有土层自重应力之比。,三个概念:,沉积土层按超固结比的分类,二、地基沉降与时间的关系,土的透水性强,沉降很快完成,土的透水性弱,达到沉降稳定所需时间十分漫长,渗透固结:饱和粘土在压力作用下,孔隙水随时间的迁延而逐渐排出,同时孔隙体积也随之缩小,这一过程称为饱和粘性土的渗透固结。,(一)饱和黏性土的渗透固结,t=0时,水来不及
2、排出,弹簧没有变形,附加应力全部由水来承担:u=z,=0,t0时,水开始排出,弹簧开始变形并承受压力并逐渐增大,而u逐渐变小,但u+=z,t时,水已排完,弹簧不再变形,附加应力全部弹簧来承担:=z,u=0,饱和土的渗透固结就是孔隙水压力逐渐减小,有效应力相应增长的过程。,(二)太沙基一维固结理论,在可压缩层厚度为H的饱和土层上面施加无限均布荷载p0,土中附加应力沿深度均匀分布z=p0,土层只在竖直方向发生渗透和变形。,u0=p0,有效应力原理,u0起始孔隙水压力,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
3、.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,cv土的竖向固结系数,m2/a,边界和初始条件,t=0,0zH 时,uz 0t,z0时,u/z=00t,zH时,u0t=,0zH时,u0,深度z时刻t的孔隙水压力为,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:地基在任一时刻t的固结沉降量sct与其最终固结沉降量sc之比:,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
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