【正文】 的曲線可以看出 ， 此曲線開始一段呈曲線 ， 其后很長一段為直線 ， 此直線段的斜率稱為土的壓縮指數 ， 即 式 （ 20） cC1221lglg ppeeCc ???pe lg~cC 壓縮指數 也可以表示土的壓縮性的高低，其值越大，壓縮曲線也越陡，土的壓縮性越高； 按壓縮指數的大小同樣將土的壓縮性劃分為： ＜ ， ≤≤ ， ＞ 。 如果卸荷后又逐級加荷便可得到再加壓曲線 ， 再加壓曲線比原壓縮曲線平緩得多 ， 如圖 25所示 。 土的前期固結壓力 是指土層形成后的歷史上所經受過的最大固結壓力 。 根據 OCR可將天然土層分為三種固結狀態(tài) 。當土體達到固結穩(wěn)定后，土層的應力未發(fā)生明顯變化，即前期固結壓力等于目前土層的自重應力，這種狀態(tài)的土稱為 正常固結的土 。 ? 超固結土 （ OCR＞ 1） 當土層在歷史上經受過較大的固結壓力作用而達到固結穩(wěn)定后 ， 由于受到強烈的侵蝕 、 沖刷等原因 ， 使其目前的自重應力小于前期固結壓力 ， 這種狀態(tài)的土稱為 超固結土 ， 如圖 26（ b） 所示 。 第八章 土中應力及地基變形計算 圖 26 天然土層的三種固結狀態(tài) （ a）正常固結土 ； （ b）超固結土； （ c）欠結固土 第八章 土中應力及地基變形計算 前期固結壓力 可用卡薩格蘭德的經驗作圖法確定，如圖 27所示。 為了彌補這樣的沉降量偏小的缺點 ， 通常采用基礎中心點下的附加應力 進行計算 。 即單一土層的地基最終沉降量 S則由公式 （ 17） 可得 z?cz? 1p1e z?2p ?1pz?2e第八章 土中應力及地基變形計算 HeeeS1211 ???HeaS z?11 ??HES zs?1?若以壓縮系數 表示 ， 則 若以壓縮模量表示 ， 則 a第八章 土中應力及地基變形計算 ? 計算所需的資料 計算地基最終沉降量所需的資料包括： 基礎的平面布置型式 、 尺寸及埋深 ， 荷載的大小與分布 ， 工程地質剖面圖 ， 地下水位 ， 土的重度及壓縮曲線等 。 一般按每層厚度 ≤(為基礎寬度 )， 水閘地基 ≤ 確定 。 ⑵ 計算基底壓力 和基底附加壓力 。 考慮到基底下一定深度處 ， 附加應力對地基的壓縮變形影響甚微 ，以至其下土層的沉降量可以忽略不計 。壓縮層計算深度的下限 ， 一般取 ≤ 處 ， 在該深度以下若有軟粘土 ，則應取 ≤ 處 。 平均應力取上 、 下分層面應力的算術平均值 ， 即： nZz?cz?z?cz?czi? zi?2/)( 1 c z ic z ic z i ??? ?? ?2/)( 1 zizizi ??? ?? ?第八章 土中應力及地基變形計算 ???niiSS1iiiii HeeeS1211 ??? ⑹ 在 曲線上由 和 查出相應的孔隙比 和 。 pe ~ )(2 zic z iip ?? ??ie1 ie2iS〔 例題 4〕 一水閘基礎寬度 ， 長度 ， 作用在基底上的荷載如圖 28（ a） 所示 ， 沿寬度方向的豎向偏心荷載 kN（ 偏心距 ） ， 水平荷載 kN。 在基底以下 0~3m、 3~8m、 8~15m范圍內軟粘土的壓縮曲線如圖 829中的 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 所示 ， 試計算基礎中心點 （ 點 2） 和兩側邊點 （ 點 3） 的最終沉降量 。 ? 計算基底壓力和基底附加壓力 因 l/b=200/20=10＞ 5，可按條形基礎計算。 ? 計算各分層面處的自重應力 基底處 （ 0 ） （ kPa） 地下水位處 （ ） （ kPa） 基底以下 8m處 （ ） （ kPa） 基底以下 （ ） （ kPa） 0 30m i nm a xm i n0m a x0 ?????? dpp g 5 0 ??? bPp Hh?z ???? doc g?mz 3? )33( ????c?mz 8? 6 1 78 ????c?mz ? ????c?中密砂層頂面處 （ ） （ kPa） 自重應力 分布如圖 28（ b） 所示 。 b? 確定壓縮層計算深度 當深度 15m處 ， 附加應力 kPa＜ kPa， 故壓縮層計算深度 可取 15m。 )(1 ???cz?)(1 ???z?第八章 土中應力及地基變形計算 計算基中心點的沉降量 由初始應力平均值（ ）查出初始孔隙比 ， 由最終應力平均值（ ）查出最終孔隙比 ，求出各土層的沉降量 ，然后求和得到基礎中心點的沉降量 S。 czi? ie1zic zi ?? ? ie2is圖 29 〔 例題 4〕 附圖 第八章 土中應力及地基變形計算 按上述同樣方法可以計算出點 1和點 3的沉降量分別為 。 對于飽和土在荷載作用下，土?；ハ鄶D緊，孔隙水逐漸排出，引起孔隙體積減小直到壓縮穩(wěn)定，需要一定的時間過程，這一過程的快慢，取決于土的滲透性，故稱飽和土體的固結為滲透固結。 第八章 土中應力及地基變形計算 一 、 飽和土的單向滲透固結模型 對于飽和土來說 ， 如果在荷載作用下 ， 孔隙水只能沿著豎直方向滲流 ， 土體的壓縮也只能在豎直方向產生 ， 那么 ， 這種壓縮過程就稱為 單向滲透固結 。 由土骨架承擔的壓力，即附加應力在土骨架引起的應力稱為 有效應力，用 表示，它能使土粒彼此擠緊，引起土的變形，根據平衡條件，有效應力 和孔隙水壓力 之和總是等于作用在土中的附加應力 ，即 z?u????uz??? ??? uz 為了說明飽和土的單向滲透固結過程， 可用圖 32所示的彈簧 活 塞模型來說明。 u??第八章 土中應力及地基變形計算 圖 32 飽和土的單向滲透固結模型（圖中 ） zp ??第八章 土中應力及地基變形計算 二 、 飽和土體的單向滲透固結理論 ? 基本假設 飽和土體單向滲透固結理論 的基本假設如下： ⑴ 地基土為均質 、 各向同性和完全飽和的； ⑵ 土的壓縮完全是由于孔隙體積的減小而引起 ， 土粒和孔隙水均不可壓縮； ⑶ 土的壓縮與排水僅在豎直方向發(fā)生 ， 側向既不變形 ， 也不排水； ⑷ 土中水的滲透符合達西定律 ， 土的固結快慢取決于滲透系數的大??； ⑸ 在整個固結過程中 ， 假定孔隙比 、 壓縮系數 和滲透系數 為常量； ⑹ 荷載是連續(xù)均布的 ， 并且是一次瞬時施加的 。 圖 33 表示一厚度為 H的飽和粘性土層 ， 頂面透水 ， 底面不透水 ， 孔隙水只能由下向上單向單面排出 ， 土層頂面作用有連續(xù)均布荷載 ， 屬于單向滲透固結情況 。 t zVTmmz eHzmmu4122)2s i n(14??????? ?? ?meH? H2/HVT 2/ HtCT VV ??VCVC )/()1( 1 waek g??ka1ewg第八章 土中應力及地基變形計算 由于土體的壓縮變形是由有效應力 引起的 ， 因此 ， 地基中任一深度 處 ， 歷時 后的固結度 亦可表達為： ? 地基變形與時間關系 根據式（ 31）所示的孔隙水壓力 隨時間 t和深度 z變化的函數解，即可求得地基在任一時間的固結度。 對于地基為單面排水 ， 且上 、 下附加應力不相等的情況 ， 可由 （ 為透水面處的附加應力 ， 為不透水面處的附加應力 ， 對于雙面排水 ） 值 ， 查圖 34相應的曲線 ， 得出固結度 。 對于此類問題 ， 可先求出地基的最終沉降量 ， 然后根據已知條件計算出土層的固結系數 和時間因數 ， 由 及 查出固結度 ， 最后用 式 （32） 求出 。 對于此類問題 ， 也可先求出地基的最終沉降量 ， 再由 式 （ 32） 求出固結度 ， 最后由 及 查出時間因數 并求出所需時間 。軟粘土加荷之前的孔隙比 = ，滲透系數 = ，壓縮系數 = ，附加應力分布如圖 35所