土力學(xué)課件土的壓縮性和地基沉降計(jì)算(存儲(chǔ)版)
【正文】 本政府決定在大阪建成年客流量高大 3000萬人的世界級機(jī)場，并配有現(xiàn)代化的商場、旅館以及其他配套設(shè)施。 二、太沙基（ Terzaghi） 單向固結(jié)理論 實(shí)踐背景： 大面積均布荷載 p 不透水巖層 飽和壓縮層 σz=p p 側(cè)限應(yīng)力狀態(tài) ①土層均勻且完全飽和； ②土顆粒與水不可壓縮； ③變形是單向壓縮（水的滲出和土層壓縮是單向的）； ④ 荷載均布且一次施加； —— 假定 ?z = const ⑤滲流符合達(dá)西定律且滲透系數(shù)保持不變； ⑥壓縮系數(shù) a是常數(shù)。 （ 1）求解思路 不透水巖層 飽和壓縮層 σz=p Hp 0t? ??? t0 ??tz?t,zuz?t,z?? t,zu t,z??z?0 ? z ? H: u=p z=0: u=0 z=H: ?u??z?? 0 ? z ? H: u=0 （ 2）邊界、初始條件 z vv 2CTtH?時(shí)間因數(shù) 反映孔隙水壓力的消散程度 －固結(jié)程度 v22 T4m1mt,z eH2zms i nm1p4u ???????? ???? ?????? ??＝＝式中， m—— 正奇數(shù)（ 1， 3， 5......）； Tv—— 時(shí)間因數(shù)，無因次 其中， H為最大排水距離，在單面排水條件下為土層厚度，在雙面排水條件下為土層厚度的一半。對某一深度 z處土層經(jīng)時(shí)間 t后，該點(diǎn)的固結(jié)度可用下式表示 式中： uo—— 初始孔隙水應(yīng)力，其大小即等于該點(diǎn)的附加應(yīng)力 p； u—— t時(shí)刻該點(diǎn)的孔隙水應(yīng)力。 【例題 4－ 3】設(shè)飽和粘土層的厚度為 10m， 位于不透水堅(jiān)硬巖層上，由于基底上作用著豎直均布荷載，在土層中引起的附加應(yīng)力的大小和分布如圖 4－ 27所示。 利用此圖和固結(jié)度公式，可以解決下列兩類沉降計(jì)算問題： （ 1） 已知土層的最終沉降量 S， 求某一固結(jié)歷時(shí) t已完成的沉降 St （ 2） 已知土層的最終沉降量 S， 求土層產(chǎn)生某一沉降量 St所需的時(shí)間 t t Tv=Cvt/H2 2vvT4t , ( T ) 28U 1 e ?????St=Ut S? （ 1） 已知土層的最終沉降量 S， 求某一固結(jié)歷時(shí) t已完成的沉降 St 由 k， av， e1， H和給定的 t， 算出 Cv和時(shí)間因數(shù) Tv； 利用圖 4－ 26中的曲線查出固結(jié)度 U； 再由式（ 4－ 42）求得 St＝ S U。 )/( 2 scmmKCvwv ?? ?式中，? ? 212wk 1 euut a z????? ? ?2v 2uuCtz?????1vwk ( 1 e )Ca???固結(jié)系數(shù) Cv 反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散的快慢－固結(jié)速度； Cv 與滲透系數(shù) k成正比，與壓縮系數(shù) a成反比； （ cm2/s； m2/year，粘性土一般在 104 cm2/s 量級） 固結(jié)微分方程求解： vTmmeH zmmpu 41222s i n14 ??????? ???????2HtCT vv ?(436) 2v 2uuCtz?????? 線性齊次拋物線型微分方程式，一般可用分離變量方法求解。 因此，關(guān)于 求解地基沉降與時(shí)間關(guān)系 的問題，實(shí)際上就 變成求解在附加應(yīng)力作用下，地基中各點(diǎn)的超孔隙水應(yīng)力隨時(shí)間變化的問題 。 關(guān)西國際機(jī)場建在大阪東南、離海岸大約 3英里的大沙灘上。 與單向壓縮分層總和法的區(qū)別： a. 采用 e～ lgp曲線 確定壓縮指數(shù) Cc b. 由現(xiàn)場壓縮曲線求得 c. 初始孔隙比用 d. 考慮土的應(yīng)力歷史，對正常固結(jié)土和超固結(jié)土采用不同的計(jì)算公式 e?0e167。 167。 相應(yīng)的 : OCR = 的土就是 正常固結(jié)土 。不適用于復(fù)雜邊界條件，土層不均勻時(shí)，計(jì)算的準(zhǔn)確與否取決于所選用的彈性模量（或變形模量）是否具有代表性。 （ 5） 確定壓縮層深度： 按 sz/sc=，在 z= m處， sz/sc＝ ＞,在 z= m處， sz/sc＝ ＝ ＜ ， 所以壓縮層深度可取為基底以下 m。 ②按式 計(jì)算地基土的自重應(yīng)力（提示：自土面開始，地下水位以下用浮重度計(jì)算），結(jié)果如表 46。 （ 4）計(jì)算地基中豎向附加應(yīng)力分布 。 ?分層總和法 沉降計(jì)算深度 zn的確定： σz地基某深度的附加應(yīng)力 。 地基沉降有兩方面的原因： 一是建筑物荷載在土中產(chǎn)生附加應(yīng)力，二是土具有壓縮性。 相當(dāng)于理想彈性體的彈性模量，但是由于土體不是理想彈性體 ,故稱為變形模量。 39。 土的壓縮性 1 土的壓縮試驗(yàn) 為了研究土的壓縮特性，通常可在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行壓縮（固結(jié)）試驗(yàn)，從而測定土的壓縮性指標(biāo)。 在附加應(yīng)力作用下，地基土土體變形，從而將引起建筑物沉降。 墨西哥某宮殿 地基： 20多米厚的粘土 概 述 由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸 沉降、不均勻沉降 工程實(shí)例 概 述 長高比過大的建筑物因不均勻沉降墻體產(chǎn)生裂縫 47m 39 150 194 199 175 87 沉降曲線 (mm) 中部沉降大 —— “ 八 ” 字形裂縫 沉降、不均勻沉降 工程實(shí)例 概 述 ?在外力作用下，土顆粒重新排列，土體體積縮小的現(xiàn)象稱為壓縮。 土的壓縮性及壓縮性指標(biāo) 側(cè)限壓縮試驗(yàn) ? 固結(jié)容器： 環(huán)刀、護(hù)環(huán)、導(dǎo)環(huán)、透水石、加壓上蓋和量表架等 ? 加壓設(shè)備： 杠桿比例 1:10 ? 變形測量設(shè)備 側(cè)限壓縮儀（固結(jié)儀） 支架 加壓設(shè)備 固結(jié)容器 變形測量 土的壓縮性及壓縮性指標(biāo) ?只在豎直方向上進(jìn)行壓縮 ?變形是由孔隙體積的減小引起的 00010100010000()111111i s iissvvvvvA H A H SeeeeSHeh h hehheeapapS H m p Heam c oe ff ic ie nt of v olum e c om pre ssi bil it ye? ? ?????? ? ???? ? ??????? ? ? ? ? ? ????土的壓縮性及壓縮性指標(biāo) 根據(jù)固結(jié)試驗(yàn)各級荷載 pi相應(yīng)的穩(wěn)定壓縮量 Si， 可求得相應(yīng)孔隙比 ei 建立壓力 p與相應(yīng)的穩(wěn)定孔隙比的關(guān)系曲線，稱為 土的壓縮曲線 。 122211l g l g lgcee eCpppp? ?????（ 2）壓縮指數(shù) 土的壓縮性及壓縮性指標(biāo)
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