土质学与土力学.ppt

第31页,共50页，2024年2月25日，星期天第32页,共50页，2024年2月25日，星期天地基沉降量计算五、沉降分析中的若干问题①确定先期固结压力σp②过e0作水平线与σp作用线交于B。由假定①知，B点必然位于原状土的初始压缩曲线上；③以0.42e0在压缩曲线上确定C点，由假定②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,σp）点应位于原状土的初始压缩曲线上；②0.42e0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④通过B、C两点的直线即为所求的位压缩曲线。第33页,共50页，2024年2月25日，星期天第34页,共50页，2024年2月25日，星期天第35页,共50页，2024年2月25日，星期天饱和土体渗流固结理论2、数学模型一、一维渗流固结理论①土层均匀且完全饱和；②土颗粒与水不可压缩；③变形是单向压缩（水的渗出和土层压缩是单向的）；④荷载均布且一次施加；——假定?z=const⑤渗流符合达西定律且渗透系数保持不变；⑥压缩系数a是常数。(1)基本假定：(2)求解思路：总应力已知有效应力原理超静孔隙水压力的时空分布第36页,共50页，2024年2月25日，星期天饱和土体渗流固结理论(3)建立方程：微小单元（1×1×dz）微小时段（dt）2、数学模型一、一维渗流固结理论孔隙体积的变化＝流出的水量土的压缩特性有效应力原理达西定律超静孔隙水压力的时空分布超静孔隙水压力超静孔隙水压力土骨架的体积变化＝不透水岩层饱和压缩层z第37页,共50页，2024年2月25日，星期天饱和土体渗流固结理论(3)建立方程：2、数学模型一、一维渗流固结理论固体体积：孔隙体积：dt时段内：孔隙体积的变化＝流出的水量第38页,共50页，2024年2月25日，星期天饱和土体渗流固结理论(3)建立方程：2、数学模型一、一维渗流固结理论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＝土骨架的体积变化第39页,共50页，2024年2月25日，星期天饱和土体渗流固结理论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）固结系数(3)建立方程：2、数学模型一、一维渗流固结理论第40页,共50页，2024年2月25日，星期天饱和土体渗流固结理论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。(4)方程求解：2、数学模型一、一维渗流固结理论a.求解思路：第41页,共50页，2024年2月25日，星期天第42页,共50页，2024年2月25日，星期天饱和土体渗流固结理论c.微分方程的解时间因数m＝1，3，5，7······(4)方程求解：2、数学模型一、一维渗流固结理论0?z?H:u=pz=0:u=0z=H:?u??z??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－固结程度第43页,共50页，2024年2月25日，星期天第44页,共50页，2024年2月25日，星期天第45页,共50页，2024年2月25日，星期天饱和土体渗流固结理论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在时间t的沉降与最终沉降量之比二、固结度的计算2、平均固结度Ut与沉降量St之间的关系第46页,共50页，2024年2月25日，星期天饱和土体渗流固结理论三、有关沉降－时间的工程问题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－时间关系第47页,共50页，2024年2月25日，星期天第48页,共50页，2024年2月25日，星期天第49页,共50页，2024年2月25日，星期天感谢大家观看第50页,共50页，2024年2月25日，星期天关于土质学与土力学★概述★土的压缩性★地基沉降量计算★饱和土体渗流固结理论第六章土的压缩性和地基沉降计算第2页,共50页，2024年2月25日，星期天概述土具有压缩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土的