【正文】 根據(jù) 達(dá)西定律 、 固結(jié)滲流 的連續(xù)條件 、 應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系 的側(cè)限條件 和 有效應(yīng)力原理 ，可推導(dǎo)出飽和土的一維固結(jié)微分方程 tuzucv ??????22 結(jié)合 初始條件 和 邊界條件 ，可求得上述方程的解答。 108 一維固結(jié)理論研究土體在 荷載作用下土中水的流動(dòng)和土 體的變形僅發(fā)生在一個(gè)方向的土體固結(jié)問題。 工程中常應(yīng)用固結(jié)過程的這兩種特性，通過排水固結(jié)法對軟粘土地基進(jìn)行改良，達(dá)到減小工后沉降、提高地基承載力的目的 。 105 第 10節(jié) 飽和土的有效 應(yīng)力和滲透固結(jié) 一、飽和土中的有效應(yīng)力 有效應(yīng)力原理：對于飽和土 u??? ??二、太沙基一維固結(jié)理論 土的固結(jié)是土力學(xué)學(xué)科中最根本的課題之一。 分層總和法以均質(zhì)彈性半空間的應(yīng)力來計(jì)算非均質(zhì)地基的變形，在理論上顯然不協(xié)調(diào)。只要在地基沉降計(jì)算通常采用的分層總和法中，將土的壓縮性指標(biāo)改從原始壓縮曲線確定，就可考慮應(yīng)力歷史對地基沉降的影響。 100 根據(jù) OCR的大小 ， 可對土所處的不同固結(jié)狀態(tài)進(jìn)行劃分 。 99 第 8節(jié) 應(yīng)力歷史對 地基沉降的影響 一、沉積土層的應(yīng)力歷史 天然土層在歷史上所經(jīng)受過的包括自重壓力和其他荷載作用形成的最大豎向有效固結(jié)壓力，稱為 先期（前期）固結(jié)壓力 ，常用 pc表示。 98 地基沉降計(jì)算深度就是第 n 分層層底深度 zn，確定 zn的規(guī)范 方法稱為 變形比法 。 計(jì)算地基最終沉降量 s的分層總和法的公式如下： ???????niiinii Hss11?97 二 、 規(guī)范推薦的分層總和法 與傳統(tǒng)的分層總和法 相同 之處 ：也采用單向壓縮條件下的壓縮性指標(biāo)。 這種確定沉降計(jì)算深度的傳統(tǒng)方法稱為應(yīng)力比法 。沉降時(shí)應(yīng)考慮其土體變形的深度范圍內(nèi)的土層稱為 地基壓縮層 ，該深度稱為地基沉降計(jì)算深度 （ 地基壓縮層厚度 ）。 由于以上假設(shè)，各分層的土就處于單向壓縮狀態(tài)，應(yīng)采用 側(cè)限條件 下得到的壓縮性指標(biāo)來計(jì)算各分層的壓縮量。 各分層壓縮量的計(jì)算方法與薄壓縮層地基的沉降計(jì)算方法相同。如果沉降計(jì)算的分層總和法所采用的土的壓縮性指標(biāo)源自壓縮儀的測定成果，則可稱為 單向壓縮分層總和法 。地基沉降是隨時(shí)間而發(fā)展的。 ※ 土的 壓縮模量 Es是土體在 完全側(cè)限條件下 的有效應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變的比值 ?，F(xiàn)應(yīng)著重發(fā)展現(xiàn)場快速測定變形模量的方法（旁壓試驗(yàn)、觸探試驗(yàn)等）。 88 一般的 地基承載力設(shè)計(jì)值 取接近于或稍超過此比例界限 值 ， 所以通常地基的變形處于直線變形階段 ，因而可以利用彈性力學(xué)公式來反求地基土的變形模量 。 87 二、土的變形模量 變形模量 E0 根據(jù)載荷試驗(yàn)的觀測數(shù)據(jù)，繪制荷載與穩(wěn)定沉降的關(guān)系曲線（ p~s曲線）。由于回彈曲線與原來的壓縮曲線并不重合，說明土的壓縮變形是由可以恢復(fù)的 彈性變形 和不可恢復(fù)的 塑性變形 兩部分組成的，并以塑性變形為主。 85 在室內(nèi)壓縮試驗(yàn)過程中， 如加壓到某一值 pi后，逐級進(jìn)行卸壓 ，則可觀察到土樣的回彈。 Es 壓縮模量 ：土在 完全側(cè)限條件 下的 豎向附加應(yīng)力增量 與相應(yīng)的 應(yīng)變增量 之比。 土的 e~lgp曲線的后段接近直線，直線的斜率的 絕對值 。 ※ 壓縮系數(shù)越大，反映土的壓縮性越高。 83 的 絕對值 （實(shí)用上 的，反映某一壓力范圍內(nèi)土的壓 縮性）。 (1)土的壓縮系數(shù) a 由 e~p曲線得到。 82 一、土的壓縮曲線和壓縮性指標(biāo) 壓縮曲線是室內(nèi)土的 壓縮試驗(yàn)得出的成果，是土的 孔隙比 與土所受 壓力 的關(guān)系曲線。 飽和土由土粒和水組成，當(dāng)其被壓縮時(shí)，隨著孔隙體積的減少，土中孔隙水被排出。 由于在一般的壓力作用下，土粒（土的固相）和水（土的液相）的壓縮量與土的總壓縮量相比十分微小，故可近似認(rèn)為土粒和水是不可壓縮的。 三、線荷載和條形荷載下的地基附加應(yīng)力 屬平面應(yīng)力問題。 已知均布和三角形分布的矩形荷載角點(diǎn)下的附加應(yīng)力系數(shù)，即可用角點(diǎn)法求算梯形分布的矩形荷載下地基中任一點(diǎn)的地基附加應(yīng)力 。 77 以積分法求三角形分布的 矩形荷載面角點(diǎn)下的地基附加應(yīng)力。如果地基中某點(diǎn)與局部荷載的距離比局部荷載的荷載面尺寸大很多時(shí)，就可以用一個(gè)集中力代替局部荷載，采用 Boussinesq解答。 其計(jì)算方法一般假定地基土是 半無限空間內(nèi)的各向同性 、 均質(zhì) 、 線彈性 變形體 ， 采用彈性力學(xué)中關(guān)于彈性半空間的理論解答 。 基底附加壓力為建筑物建造后的 基底壓力 與基底標(biāo)高處原有的 自重應(yīng)力 之差。 74 一、基底壓力的簡化計(jì)算 二、基底附加壓力 建筑物建造之前，地基土中已存在自重應(yīng)力。 73 根據(jù) 圣維南原理 ，基礎(chǔ)下 與其底面距離大于基底尺寸的 土中應(yīng)力分布主要取決于荷載 合力的大小 和作用點(diǎn)位置 ，基本上不受基底壓力分布形式的影響。 成層地基中第 n層土底面的自重應(yīng)力的計(jì)算公式為 ???niiic h1??72 第 3節(jié) 基底壓力 建筑物荷載通過基礎(chǔ)傳遞 給地基 ， 在基礎(chǔ)底面與地基之間必然產(chǎn)生接觸應(yīng)力 。 代替 天然重度 。 天然地面下任意深度 z處水平面上的豎向自重應(yīng)力為 ?cz=? z 豎直面上的水平向自重應(yīng)力為 ?cx=K0 ?cz = K0 ? z K0 為靜止側(cè)壓力系數(shù) 。 于是在任意豎直面和水平面上均 無剪應(yīng)力 存在 。 初始應(yīng)力場常與 土體自重 、 地基土地質(zhì)歷史 以及 地下水位 有關(guān) 。 顯然 ， 沉降計(jì)算模型與地基沉降的真實(shí)性狀存在不少差距 。 地基土中附加應(yīng)力的正確計(jì)算 和 地基土體性狀的正確描述 是提高沉降計(jì)算精度的兩個(gè)關(guān)鍵問題 。 土體本身的性狀主要指 土的壓縮性 （或應(yīng)力 ~應(yīng)變關(guān)系 ），是指土體在附加應(yīng)力作用下產(chǎn)生的效應(yīng)。 66 沉降量的大小主要取決于 土體產(chǎn)生變形的原因 和 土體本 身的性狀 兩個(gè)方面。 要保證建筑物的安全和正常使用必須控制其 沉降量 和 不均勻沉降差值 （ 差異沉降量 ）不超過一定范圍，對軟粘土地基上的建筑物尤為重要。 65 附加應(yīng)力造成了地基土的 變形 （ 處于欠固結(jié)狀態(tài)的土 ， 自重應(yīng)力也是變形產(chǎn)生的因素之一 ） ， 從而導(dǎo)致了地基中各點(diǎn)的豎向和側(cè)向位移 。 ※ 基底壓力： 建筑物的荷載通過基礎(chǔ)傳遞給地基 ， 在基礎(chǔ)底面與地基之間產(chǎn)生的接觸應(yīng)力 。這不是原則問題。本人建議應(yīng)當(dāng)及時(shí)地修訂現(xiàn)行規(guī)范中的有關(guān)條款和內(nèi)容，制定以真正的有機(jī)質(zhì)含量作為衡量指標(biāo)的科學(xué)的判定標(biāo)準(zhǔn)。 而現(xiàn)行的規(guī)范卻把兩個(gè)不同的概念混同了。也就是說， 燒失量的高低并不一定能準(zhǔn)確地反映土中的有機(jī)質(zhì)含量水平 。 《 中國國家標(biāo)準(zhǔn)匯編 》 （ GB 787687）中是這樣定義 “ 燒失量 ” 的： 燒失量不包括吸濕水 ， 僅包括有機(jī)質(zhì)和水合水 ， 石灰性土壤中還包括二氧化碳 。 可否改為 “ 相對可塑度 ” ， 與 “ 液性指數(shù) ” 的定義相符 ， 也可與無粘性土的 “ 相對密實(shí)度 ”相比照 。 “ 水比 ” 似更好 一些 ， 亦可與 “ 孔隙比 ” 相比照 。 54 所以從名稱的科學(xué)化、規(guī)范 化的角度，從不至于造成混淆、 便于理解的意義上，本人認(rèn)為“含水量”的名稱需更改。用中國傳統(tǒng)的詞語習(xí)慣，“ ??量”應(yīng)為一量詞，是有量綱（或單位）的，如“質(zhì)量”（單位為 g或 kg）、“重量”（單位為 N或 kN）等。 《 土的分類標(biāo)準(zhǔn) 》 ： （試樣中粗粒組質(zhì)量 ≥總質(zhì)量的50%）； （試樣中細(xì)粒組質(zhì)量 ≥總質(zhì)量的50%）； （試樣中粗粒組質(zhì)量為總質(zhì)量的 25~50%）。 51 細(xì)粒土的科學(xué)合理的分類，應(yīng)綜合 考慮塑性指數(shù)和液限（或塑限）。 物理力學(xué)特性軟土的 天然孔隙比大 ： e1 天然含水量高 ： w≥wl 壓縮系數(shù)高 滲透系數(shù)小 抗剪強(qiáng)度低 靈敏度高 49 淤泥： e≥ 淤泥質(zhì)土： e≥ 軟土 50 三、細(xì)粒土按塑性圖分類 ※ 粗、細(xì)粒組的分界粒徑： 。 45 第 7節(jié) 地基土（巖） 的分類 一 、 巖石的工程分類 （ 一 ） 巖石按堅(jiān)硬程度分類 （ qu≥ 30MPa） （ qu 30MPa） （ 二 ） 巖石的風(fēng)化程度 46 二、土的工程分類 一般土 粗粒土 細(xì)粒土 礫類土： 2~60mm 砂類土： ~2mm 粉土： 粘土： 巨粒土： 60mm 特殊土：軟土、黃土、膨脹土等 工程用土 47 ※ 土按有機(jī)質(zhì)含量（ Wu）的分類 土 無機(jī)土： Wu 5% 有機(jī)質(zhì)土： 10% ≥ Wu ≥ 5% 泥炭質(zhì)土： 60%≥ Wu 10% 泥炭： Wu 60% 注：有機(jī)質(zhì)含量 Wu按燒失量試驗(yàn)確定。 公式表示為： v=ki 在砂性土中水的流動(dòng)滿足達(dá)西定律。 43 第 6節(jié) 土的滲透性 土的滲透性 ：水流通過土中孔隙難易程度的土體性質(zhì)。 施工中要盡量減少對土結(jié)構(gòu)的擾動(dòng) 。 三 、 粘性土的靈敏度和觸變性 土的靈敏度 ：原狀土的強(qiáng)度與同一土經(jīng)重塑 （ 含水量不變 ， 土的結(jié)構(gòu)被徹底破壞 ）后的強(qiáng)度之比 。 41 液性指數(shù)可以表示粘性土 所處的軟硬狀態(tài) 。 塑性指數(shù)在一定程度上綜合反映了影響粘性土特征的各種重要因素 (土的顆粒組成，土的礦物成分以及土中水的離子成分和濃度等 )。 粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量 ， 稱為 界限含水量 。 Dr=(emaxe)/( emax emin ) 相對密實(shí)度的值介于 0~1之間 ， 值越大 ，表示越密實(shí) 。 在試驗(yàn)室可用 “ 漏斗法 ”或 “ 量筒法 ” 測定 。 在試驗(yàn)室可用 “ 振擊法 ”測定 。 呈密實(shí)狀態(tài)時(shí) ， 為良好地基；呈疏松狀態(tài)時(shí) ， 為不良地基 。 ※ 土的飽和度 Sr：土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比。可以用來評價(jià) 天然土層的密實(shí)程度。 在試驗(yàn)室一般用 “ 環(huán)刀法 ” 測定 。 一般來說 ， 同一類土 ， 當(dāng)含水量增大時(shí) ， 其強(qiáng)度就降低 。 34 ※ 土的含水量 w：土中水的質(zhì)量 與土粒質(zhì)量之比 。 在數(shù)值上等于土粒密度 ，但無量綱 。 表示土的三相組成比例關(guān)系的指標(biāo) ， 稱為土的三相比例指標(biāo) ， 包括 土粒比重 ds、 含水量 w、 密度 ρ 、 孔隙比 e、 孔隙率 n和 飽和度 Sr。 土 液相 （水） 氣相 （氣） 固相 （土顆粒） ※ 土是三相體。 31 四 、 土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 土的結(jié)構(gòu)是指由土粒單元的 大小 、 形狀 、 相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系等因素形成的綜合特征 。 土中的氣體若 與大氣相通 ， 則對土的力學(xué)性質(zhì)影響不大 。 硅氧四面體 硅氧晶片 鋁氫氧八面體 鋁氫氧晶片 的基本單元 粘土礦物結(jié)構(gòu) 28 蒙脫石：親水性強(qiáng) （ 吸水膨脹 、 脫水收縮 ） 伊里石：親水性中等 高嶺石：親水性差 29 二 、 土的液相 土中水 結(jié)合水 自由水 強(qiáng)結(jié)合水 弱結(jié)合水 重力水 毛細(xì)水 ※ 土的含水量試驗(yàn)所測定的為土中的 自由水 和 弱結(jié)合水 。 土顆粒的礦物成分 原生礦物 次生礦物 27 次生礦物主要是 粘土礦物 。為巖石物理風(fēng)化的產(chǎn)物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定或較為穩(wěn)定。 26 （二）土粒的礦物成分 礦物成分對土的性質(zhì)有著重要 影響 ， 其中以細(xì)粒組的礦物成分最為重要 。 Cc描寫累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀。 ※ 土顆粒的級配指標(biāo)： 不均勻系數(shù) Cu= d60/ d10 曲率系數(shù) Cc=(d30)2/(d60 d10