土的压缩性和地基沉降计算1.ppt

第三章 土的压缩性和地基沉降计算 §3.1 土的自重应力 §3.2 土的基底压力 §3.3 土的附加应力 §3.4 土的渗透性 §3.5 地基最终沉降量计算 §3.6固结沉降随时间变化的计算 例题分析 【例】一地基由多层土组成，地质剖面如下图所示，试计算并绘制自重应力σcz沿深度的分布图 §3.4土的渗透性和渗流力 ●　四大定律： 1 压缩定律（d e = - a d p） 2 Coulomb强度定律 3 Dachy定律 ( v = k i ) 4 有效应力原理 　构成了整个土力学学科的结构体系。 ●　有效应力原理 描述总应力、有效应力和孔隙压力三者之间的关系的理论原理. 　　当土体承受力系时，作用于任一平面上的总应力是由土骨架所发挥的有效应力和孔隙中流体所承受的孔隙压力来共同承担。 Terzaghi 1925年最先提出 总应力： ? = P/A = ?s?s+ uw?w + ua?a (?s + ?w + ?a =1) 　※　对于完全饱和土，有：ua = 0, Aa = 0, ?a = 0 只有： ?s + ?w =1 或 ?w = 1 - ?s 于是： ? = ?s?s+ uw?w = ?s?s+ uw(1 - ?s ) 　※　对于部分饱和土（非饱和土） 1955,毕肖普Bishop提出： 强度 有效应力原理对于强度问题更为重要——“有效应力法”。 试验，同一外荷，土的强度指标(C，?)将随不同的试验条件(UU、CD、CU；q，s)而变化。即：土的抗剪强度与总应力之间不存在一一对应的关系。 土的抗剪强度与土中有效应力间存在一一对应关系 有效强度指标对于相同物理状态的土是一个稳定的值 ?’=c’+?’tan?’=c’+(?-u)tan?’ §3.5.1 土的压缩性 一、压缩试验 1.压缩仪示意图 2.e-p曲线 二、压缩性指标 1.压缩系数a 2.压缩模量Es §3.5.2 地基最终沉降量计算 一、分层总和法 4.单向压缩分层总和法计算步骤 绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线 二、《规范》法 三、地基沉降计算中的有关问题 四、例题分析 【解答】 五、沉降分析中的若干问题 §3.5.4 固结沉降随时间变化的计算 一、有效应力原理 二、饱和土的一维固结理论 基本假定 求解分析 地基固结度 各种情况下地基固结度的求解 三、例题分析 【解答】 §3.5.5 建筑物沉降观测与地基容许变形值 一、建筑物沉降观测 二、地基的容许变形值 土体中由孔隙水所传递的压力 有效应力σ?是指由土骨架所传递的压力，即颗粒间接触应力 模型演示得到：饱和土的渗透固结过程就是孔隙水压力向有效力应力转化的过程，在任一时刻，有效应力σ?和孔隙水压力u之和始终等于饱和土体的总应力σ 饱和土体有效应力原理 孔隙水压力u是指外荷p在土孔隙水中所引起的超静水压力 H 岩层 p u0=p uz σ?z 有效应力原理 u0起始孔隙水压力 在可压缩层厚度为H的饱和土层上面施加无限均布荷载p，土中附加应力沿深度均匀分布，土层只在竖直方向发生渗透和变形 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.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 根据水流连续性原理、达西定律和有效应力原理，建立固结微分方程 cv——土的固结系数，m3/年 渗透固结前土的孔隙比 其中：k——土的渗透系数，m/年 固结微分方程 t=0，0≤z≤H 时，u＝σz 0＜t≤∞，z＝0时，? u/ ? z=0 0＜t≤∞ ，z＝H时，u＝0 t=∞，0≤z≤H时，u＝0 采用分离变量法，求得傅立叶级数解 式中：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 3.4.3毛细水上升时土体有效自重应力计算 毛细水上升区：负孔隙水压力（导致有效自重应力增加） 地下水位顶面：孔隙水压力为0 地下水位以下：正孔隙水压力 3.4.3竖向渗流作用下土体有效自重应力计算 首先计算总自重应力 再确定孔隙水压力分布 不发生渗流：土层底部水头高度 = 土层底到地下水顶面高度 自上向下渗流：土层底部水头高度 静止时水头高度； 自下向上渗流：土层底部水头高度 静止时水头高度。 最后计算有效自重应力 有效自重应力 = 总自重应力 – 孔隙水压力 结论： 土体中发生向下的渗流，土体有效自重应力增加； 土体中发