【正文】 ( 2 1 )vn nTnU e nn???? ????? ? ? ? ? ???α =139。zσ39。39。zσα =∞ 0 α 1 1α ∞α =0實(shí)踐背景： H小， p大 大面積堆載 自重應(yīng)力 附加應(yīng)力 自重應(yīng)力 附加應(yīng)力 壓縮土層底面的附加應(yīng)力還不接近零 應(yīng)力分布： 0 1 4 2 3 基本情況： 不透水邊界 透水邊界 56 地基沉降與時(shí)間關(guān)系 — 土的單向固結(jié)理論 二、 固結(jié)度及其應(yīng)用 α =139。zσ39。39。zσα =∞ 0 α 1 1α ∞α =0實(shí)踐背景： H小， p大 大面積堆載 自重應(yīng)力 附加應(yīng)力 自重應(yīng)力 附加應(yīng)力 壓縮土層底面的附加應(yīng)力還不接近零 應(yīng)力分布： 0 1 4 2 3 基本情況： 不透水邊界 透水邊界 56 地基沉降與時(shí)間關(guān)系 — 土的單向固結(jié)理論 二、 固結(jié)度及其應(yīng)用 ???????1)1(2 TR UUU雙面排水 1? ?39。2HH ?56 地基沉降與時(shí)間關(guān)系 — 土的單向固結(jié)理論 二、 固結(jié)度及其應(yīng)用 56 地基沉降與時(shí)間關(guān)系 — 土的單向固結(jié)理論 二、 固結(jié)度及其應(yīng)用 （ 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 t Tv=Cvt/H2 vt,(T )USt=Ut S 56 地基沉降與時(shí)間關(guān)系 — 土的單向固結(jié)理論 二、 固結(jié)度及其應(yīng)用 （ 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 Ut= St /S 從 Ut 查表（計(jì)算）確定 Tv 2vvTHt=C56 地基沉降與時(shí)間關(guān)系 — 土的單向固結(jié)理論 二、 固結(jié)度及其應(yīng)用 【 例題 4－ 4】 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。若土層的初始孔隙比 e1為 ，壓縮系數(shù) av為 104kPa－ 1，滲透系數(shù) k為 。試問 :(1)加荷一年后，基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降量為多少？ (2)當(dāng)基礎(chǔ)的沉降量達(dá) 到 20cm時(shí)需要多少時(shí)間？ 【 解 】 （ 1）該圓該土層的平均附加應(yīng)力為 σz=(240+160)/2=200kPa 56 地基沉降與時(shí)間關(guān)系 — 土的單向固結(jié)理論 則基礎(chǔ)的最終沉降量為 S=av /(1+e1) σzH= 104 200 1000 /(1+) = 該土層的固結(jié)系數(shù)為 Cv=k(1+e1)/avγw= (1+) / = 105cm2/a 時(shí)間因數(shù)為 Tv=Cvt /H2= 105 1 /10002= 土層的附加應(yīng)力為梯形分布，其參數(shù) α＝ σzˊ/ σz〞 ＝ 240 /160= 56 地基沉降與時(shí)間關(guān)系 — 土的單向固結(jié)理論 由 Tv及 α值從圖 4－ 26查得土層的平均固結(jié)度為 ，則加荷一年后的沉降量為 St=U S= ＝ （ 2）已知基礎(chǔ)的沉降為 St=20cm，最終沉降量 S= 則土層的平均固結(jié)度為 U=St /S=20 /= 由 U及 α值從圖 4－ 26查得時(shí)間因數(shù)為 ，則沉降達(dá)到 20cm所需的時(shí)間為 t=TvH2 /Cv= 10002 / 105＝ 56 地基沉降與時(shí)間關(guān)系 — 土的單向固結(jié)理論 57 一般條件下的地基沉降 一、 三維應(yīng)力條件下的地基沉降 i c sS S S S? ? ?? ?21iS I b pE???iS — 瞬 時(shí) 沉 降 ；cS — （ 主 ） 固 結(jié) 沉 降 ；sS — 次 固 結(jié) 沉 降 。土的流變性 ：土體的變形、應(yīng)力與時(shí)間有關(guān)的性質(zhì)。 二、 土的流變概述 土體的流變性以多種現(xiàn)象表現(xiàn)出來，其中，蠕變（現(xiàn)象）是最常遇到的現(xiàn)象，即 在恒定荷載（應(yīng)力）作用下，土體的變形隨時(shí)間增長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象 。次固結(jié)即是土體的體積蠕變。 57 一般條件下的地基沉降 許多室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)的結(jié)果都表明，次固結(jié)變形的大小與時(shí)間的關(guān)系在半對(duì)數(shù)紙上接近于直線，發(fā)生在主固結(jié)完成之后。試驗(yàn)曲線反彎點(diǎn)的切線與下部直線段延長(zhǎng)線的交點(diǎn)（ e1， t1）即代表試樣固結(jié)度達(dá) 100％的點(diǎn)。該點(diǎn)以下所發(fā)生的變形即次固結(jié)變形。 57 一般條件下的地基沉降 二、 土的流變概述 （ 4－ 46） 21lgteCt?? ? ?201lg1stHSCet???57 一般條件下的地基沉降 二、 土的流變概述 例題 粘土層 p p rsat=20kN/m3 3m 5m 地基土層如圖所示，粘土層在自重作用下已經(jīng)固結(jié)穩(wěn)定，砂土層中有承壓水，測(cè)壓管水頭高處地面 3m，地下水位與地面齊平。若在地面大面積加載，荷載強(qiáng)度 p＝200kPa。試求加載前、加載后 t=0、 t=∞時(shí)粘土層內(nèi)的有效應(yīng)力和孔隙水應(yīng)力分布。 砂土層 1 2 End of Chapter 5 瞬時(shí)沉降 主固結(jié)沉降 次固結(jié)沉降 一、土的壓縮與固結(jié) ? 瞬時(shí)沉降指在加荷后立即發(fā)生的沉降 ? 飽和粘土 在很短的時(shí)間內(nèi)，孔隙中的水來不及排出，加之土體中的土粒和水是不可壓縮的，因而瞬時(shí)沉降是在沒有體積變形的條件下發(fā)生的，它主要是由于土體的側(cè)向變形引起的 ? 瞬時(shí)沉降一般不予考慮 一、土的壓縮與固結(jié) ? 對(duì)于控制要求較高的建筑物，瞬時(shí)沉降可用彈性理論估算。對(duì)于飽和粘土在局部均布荷載作用下，地基地瞬時(shí)沉降可用下式計(jì)算 影響系數(shù)，表 4－ 1 一、土的壓縮與固結(jié) 瞬時(shí)沉降 主固結(jié)沉降 次固結(jié)沉降 一、土的壓縮與固結(jié) ? 主固結(jié)與主固結(jié)沉降 在荷載作用下飽和土體中孔隙水的排除導(dǎo)致土體體積隨時(shí)間逐漸減小，有效應(yīng)力逐漸增加，這一過程稱為主固結(jié) 隨著時(shí)間的增加，孔隙水應(yīng)力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸增加并最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，此時(shí)孔隙水應(yīng)力消散為零，主固結(jié)沉降完成，這一過程所產(chǎn)生的沉降為固結(jié)沉降 。 一、土的壓縮與固結(jié) 瞬時(shí)沉降 主固結(jié)沉降 次固結(jié)沉降 一、土的壓縮與固結(jié) ? 次固結(jié)沉降 土體在主固結(jié)成將完成之后有效應(yīng)力不變得情況下還會(huì)隨時(shí)間的增長(zhǎng)進(jìn)一步產(chǎn)生沉降，稱為次固結(jié)沉降 ? 次固結(jié)沉降對(duì)某些土如軟粘土是比較重要的，對(duì)于堅(jiān)硬土或超固結(jié)土，這一分量相對(duì)較小。 5－ 2 土的壓縮特性 ? 為了研究土的壓縮特性，通常需要進(jìn)行試驗(yàn) 室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn) 現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)（荷載試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)） 二、單向固結(jié)模型 土的壓縮性原位測(cè)試 原位測(cè)試方法適用于： ? 地基土為粉、細(xì)砂、軟土，取原狀土樣困難。 ? 國家一級(jí)工程、規(guī)模大或建筑物對(duì)沉降有嚴(yán)格要求的工程。 原位測(cè)試方法包括： 載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等 載荷試驗(yàn)示意圖 反壓重物 反力梁 千斤頂 基準(zhǔn)梁 荷載板 百分表 載荷試驗(yàn)結(jié)果分析圖－地基土的變形模量 002 /)1( Ebps ?? ??1120 /)1( sbpE ?? ??二、單向固結(jié)模型 單向固結(jié) ：飽和土體在某一壓力作用下，壓縮隨著孔隙水的逐漸向外排出而增長(zhǎng)。如果孔隙水只沿一個(gè)方向排出，土的壓縮也只在一個(gè)方向發(fā)生（一般指豎直方向），此時(shí)的固結(jié)為單向固結(jié)。 52 土的壓縮特性 0t ? ??? t0 ??twph??p p hh ??0h ??p 附加應(yīng)力 :σz=p 超靜孔壓 : u0 = σz=p 附加有效應(yīng)力 :σ ’z=0 附加應(yīng)力 :σz=p 超靜孔壓 : u p 附加有效應(yīng)力 : 0 σ ’z p 附加應(yīng)力 :σz=p 超靜孔壓 : u =0 附加有效應(yīng)力 :σ ’z=p 52 土的壓縮特性 二、單向固結(jié)模型 飽和土體在某一壓力作用下的固結(jié)過程就是土體中各點(diǎn)的 超靜孔隙水應(yīng)力不斷消散 、 附加有效應(yīng)力相應(yīng)增加的過程，或者說 超靜孔隙水應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力 的過程，而在轉(zhuǎn)化過程中，任一時(shí)刻任一深度處的應(yīng)力始終遵循 有效應(yīng)力原理 。 52 土的壓縮特性 二、單向固結(jié)模型