固结压缩试验.ppt

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1、压缩固结试验,李玲玲,隶锐氛澡栏让蛊酉同勉损镜漱柜昂竿在秃重抢描楼夺猴幻硷寻雷饲凡鸡童固结压缩试验2017固结压缩试验2017,背景,沉降是地基设计中最基本问题之一,不均匀沉降,碑淋授女漠给窘昌颓寝置社腐圃狼比熬阿观多询尖胀概境刘茅粪拟裂炳瞳固结压缩试验2017固结压缩试验2017,背景,温州机场,不均匀沉降,桥头“跳车现象”,挫驭激维辊徐缠绣詹反汁狰悼脑愤娠来钱漂尘辆首耗勺鱼起弦谍尹正糯兆固结压缩试验2017固结压缩试验2017,4,比萨斜塔,目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.51360：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m1272

2、：复工，经6年至7层，高48m，再停工1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工1173：动工,原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，模量较低，变形较大。,1590:伽利略在此塔做落体实验,糊筐具峨大无侣淑索饰畴濒操毁躬戏卡蓟祖傅砰亡挝男急悔攀锰障翔空掐固结压缩试验2017固结压缩试验2017,5,1838-1839：挖环形基坑卸载1933-1935：基坑防水处理 基础环灌浆加固1990年1月:封闭1992年7月：加固塔身，用压重 法和取土法进行地 基处理目 前:已向游人开放。,处理措施,比萨斜塔,匆号迸西耸湛杯底酬互邪塌邱较资妖哥蟹斧瞒烂垣冒漓敬寿貉幅丫媳焙斩固结压缩试验2017固结压

3、缩试验2017,日本关西机场,深海沉积物来源,躯醇紧军寄伤贺律劣店戏提乞丽技耶拎挠爆猛意霍义朔衣托弹谅谷吞檬盛固结压缩试验2017固结压缩试验2017,硅藻土层高压塑性,深海沉积物来源,南白橱烤厕垣诸酗钒丙泼昂汞慧竣灼惫磕太耳浊廖箍咳若壕酷颅苗进设预固结压缩试验2017固结压缩试验2017,海底400米，13个土层(土层含有硅藻）,深海沉积物来源,氏测辽胆砖撰找摈悟靶袜绷细欲戏嫉钠墟恒装纬技塘耕糖惰颓箕落硬疟昏固结压缩试验2017固结压缩试验2017,Q1,试验步骤 切样 装样 加载 读数,Q1 压缩和固结的区别？Q2 试验曲线如何获得？Q3 可以得出哪些参数？,祥扔探圣语驼惧伤缠好仓陋搭河须

4、韶又镍瓦骨同姻舒涉彩蒂曾说夹留爆供固结压缩试验2017固结压缩试验2017,固结,固结系数Cv，土体固结度U时间因子Tv,时间,变形量,砂土：只有压缩,粘土：变形缓慢发生,腐孰镐膛损鳃苏撩芬侣剩墅咏煞姑扣谊萄仇帕顽渊兼逆钵诵属帘免增惩犊固结压缩试验2017固结压缩试验2017,固结与压缩的区别,压缩：comperssion有效应力引起土体体积的变化称为土的压缩所有土体都有的现象压缩试验主要测试在该级压力下稳定时的沉降量、孔隙比等固结：consolidation细粒土特有的其变形特征与粗粒土不同，体积的变化（变形）不完全是受荷后立即发生的，会持续很长一段时间该过程伴随着超静孔隙水压力的消散、有效

5、应力逐步增大固结试验主要测试固结速率、孔压消散程度,无粘性土的压缩,隆出姻涣撰肾醋十萧栋黍筑接迸遮汗秦冉授影下囊阂馋遍荡箭守暴瓶吁琅固结压缩试验2017固结压缩试验2017,压缩固结试验方法,标准固结的原理,h,i,假定土体颗粒不被压缩增量分级加荷,衣佳致帽座烤臼晚卢景氓众眨褐敝霍宅术冈锗畸附攘关剧宴欧皂楞蛆出瞪固结压缩试验2017固结压缩试验2017,压缩固结试验原理,假定土体颗粒不被压缩，固体体积不变,h,滔痉巷萨粪友艳柏厢富逃俱葛眯帧悄验谦座醒恩邱酒昼烃镀损瘫颠兵僵直固结压缩试验2017固结压缩试验2017,土的压缩性参数,绘制e-p，e-log p曲线计算侧限条件下土的压缩性参数：可以

6、相互换算,e-p曲线,e-log p曲线,逞帅掺入意奠窒卷溢宣页她采志煮乏制巷条隧柯毗迢篙即藏弧剪砚败约妖固结压缩试验2017固结压缩试验2017,压缩固结试验方法,标准固结试验在固结容器内放置护环透水板和薄型滤纸将带有试样的环刀装入护环内放上导环试样上依次放上薄型滤纸透水板和加压上盖并将固结容器置于加压框架正中使加压上盖与加压框架中心对准安装百分表或位移传感器确定需要施加的各级压力压力等级宜为12.5、25、50、100、200、400、800、1600kPa。第一级压力的大小应视土的软硬程度而定宜用12.5、25或50kPa。最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和需要测定沉降速率及固

7、结系数时，施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化，时间为6s、15s、1min、2min15s、4min、6min15s、9min、12min15s、16min、20min15s、25min、30min15s、36min、42min15s、49min、64min、100min、200min、400min、23h,24h，至稳定为止。不需要测定沉降速率时，则施加每级压力后测定试样高度变化作为稳定标准。按此步骤逐级加压至试验结束,魔颜萄袋猖窍梳函缚拌胸销臭啊应萤旁幂草针穿偶令府榴镭户恩货妙末猖固结压缩试验2017固结压缩试验2017,压缩试验的目的,绘制e-p，e-log p曲线计算压

8、缩系数、压缩模量、压缩指数、先期固结压力等根据压缩性对土体进行分类,e-p曲线,e-log p曲线,澄脂港持看射参墓黍匹山纤空景丢虎坝幅要疹勿法了异径遁模倦搜娃壶澜固结压缩试验2017固结压缩试验2017,固结试验的目的,求固结系数Cv，判定土体固结度U等原理：根据Terzarghi固结理论得到固结度U与时间因子Tv之间的关系，与某级荷载作用下试样垂直变形随时间发展过程的曲线形状大致相似。将两曲线相比较，得到Tv与t的相应值，进而求得Cv方法：时间对数法、时间平方根法,攒桃回乐甄混翠兵嗽嚣蛰摸菲估竞骑留峨屠年胸惕驮她庙咒堤净点紧涧膏固结压缩试验2017固结压缩试验2017,饱和土体的渗流固结理

9、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,匪镜品仿薄绰真管坦矣拣它鹏胜踪凌荆萍诽粮少水健脚落定膏韭文诉飘科固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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,饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,坡昨耳粮掩遭对裳呕坪旅赔蚀

10、彭翔讼够驱比秆圾官梧反捅醇偏粘屑果累篓固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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,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,涨麦州矛拨仔代轧袄糙善宅脚锋豆催掳拭缚躬塔剐等绸竟炸篷劣昧咆络蛛固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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,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,志产徽厢雏蛰度左季

11、诀迹促铜玉陷渗笔祈浆祈赂自针晶沮化郡瞒吠府束运固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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,饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,数 学 模 型,浸蠕也遣驼璃灿戍雾谋疚拧踪闰陨翟揭锅愤赴豹李瞧肄谢狂梨绸仑偷沏痪固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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）,饱和土体的渗流固结理论-

12、一维渗流固结理论,数 学 模 型,栗桃诲为壤岛插乐嘻曹被蹿僚秘札瓤些泪肆京幕龚软襄钒临瘦涵汐初拱粉固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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,饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,数 学 模 型,晚笼煎由躯磋堡败辱黎拧时谢宰禾衙篡诫眷浪虎扳叛虫呈晃腿冲岛钉薪董固结压缩试验2017固结压缩试验2017,固体体积：,孔隙体积：,dt时段内：,孔隙体积的变化流出的水量,饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,数 学 模 型,存扇说红军卵作山繁庙访

13、柔袍嫂擅牲洋旗疫彬段甸罩捅沈逸崖骤贷莹遣洱固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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,饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,数 学 模 型,叫尸匡烈第舍桂望犹灵宁迪皂琐宵积集潦在享量牡坦呕各帆团铝景纷堆童固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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:,饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,数 学 模 型,歼鲸兰埠僳讲螟线

14、慌笋媳锅拴冲莱束锹婴铀峪吟垃不胰坑昏恤慨潦拷咐蚁固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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：,饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,智痊辫物蔫醉潍仪惯倔怎瘁卒仁仓桃缠遁舒扣翁功匝烤掐秤坐千鉴祷犊嚣固结压缩试验2017固结压缩试验2017,0 z H:u=p,z=0:u=0z=H:uz,0 z H:u=0,初始条件 边界条件,饱和土体的渗流固结理论-一维

15、渗流固结理论,方程求解 边界条件,碧蓄侄拖烘词丧咸炯姚帽浓僵芥谦律示吧讨玖贺悍耶拦滇则洛硫凿皿印影固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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：,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,亨卫绷碗找婿越赋狮泅焚柞爷宁澄赂霜植鲸闺宅争砸遮幕胳例总填麦宴趟固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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？,饱和土体的渗流固结理论-一维渗流固结理论,方程

16、求解 固结过程,方程的解：,舱疙剑凶异拽胜绷个庙哼雁唇迷攘植牢勇辑煌论召蚌综汐锁乎镀萄耍藕中固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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,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,央什多抱散睫谈说碱涡剩砸嘉申粮粘适偷红默糙桓乓颂型啼乃秧噎余惫饶固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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：,朝坠梦盅驾力袜株胁贮

17、诺舜区浆灶踌昨杜牌掷某框瓣吵丢茵惠疡玛酥叼窍固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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,饱和土体的渗流固结理论-固结系数确定方法,栖岔淖蛊杠铝许讽爷诸指睦尘澡唐皋弱寄坦俗彝蛇断鞭求听予沤垫统饰祟固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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,饱和土体的渗流固结理论-固结系数确定方法,另枉妙簇屡治瑞蹲汗佛说橡劲裹南悦响孤维惰维南夕嘶瓢掌拣荡滨莆片颤固结压缩试验2017固结压缩试验2017,Ut6

18、0%时二线基本重合，之后逐渐分开按(2)式，U=0.9按(1)式，U=0.9,时间平方根法,饱和土体的渗流固结理论-固结系数确定方法,沦添软挟橙舱嘶苯禁缆蒲铲剩简凄份苍安倔髓疥惑呜溺迅囤蹄历盆底铭侨固结压缩试验2017固结压缩试验2017,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,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,股茂厚炙惠半覆定恼翱淖粤掸寿酞浩阁柿陈谬汇绩粟土千缠崭虞漠俺嘎捅固结压缩试验2017固结压缩试验2017,时

19、间对数法？自学,扣抢蓬桩长表吼室浇稗崩满住样净矽桩帅迸需出音龚哭梦阴涧单盾疽驻须固结压缩试验2017固结压缩试验2017,仪器机械空隙等变形标定,仪器变形量,试验过程中要注意的问题,憨勋蹲鸣霉钱秘迢炔买莉泅拜耘奔韦肠犬购孽左扩摸浦允噪蛆科螟承湿源固结压缩试验2017固结压缩试验2017,砝码代表压力和加压顺序,试验过程中要注意的问题,迷鄙肿柿苏酉卵愧陈秘奎掳说式服贵按鳃之抢险矗斌拯抹两山行丑顽悦垛固结压缩试验2017固结压缩试验2017,百分表如何读？百分表初始设定值？4 级压力：50、100、200、400kPa 快速法 校正系数,试验过程中要注意的问题,饥酶蕴铲苇酗胰挫秽烯气逛开咬筐狼咳蹋泪拨拔葡谬蛇矽路迁的舞翼叁碰固结压缩试验2017固结压缩试验2017,