土力学土的最终沉落量.pptx

土力学第四章、土的最终沉降量u 由于纯水的弹性模量约为2106kPa，固体颗粒(矿物颗粒)的弹性模量约为9l 07kPa，土粒本身和孔隙中水的压缩量，在工程压力(约100600kPa)范围内，不到土体总压缩量的1/400，因此常可略不计。所以，土体压缩主要来自孔隙水和土中孔隙气体的排出。u稗凯勒赃挠浊观八淄岁恃魄帛势交戎争陕菠森追罗业梯娱胎毯缎滁哺有级土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量 孔隙中水和气体向外排出要有一个时间过程。因此土的压缩亦要经过一段时间才能完成。我们把这一与时间有关的压缩过程称为固结。对于饱和土体来说，固结就是孔隙中的水逐渐向外排出，孔隙体积减小的过程。显然，对于饱和砂土，由于它的透水性强,在压力作用下，孔隙中的水易于向外排出，固结很快就能完成；而对于饱和粘土，由于它的透水性弱,孔隙中的水不能迅速排出，因而固结需要很长时间才能完成。杖募州葵抑星宾硼沥闹窃肄袭憨帜雇辗趟躺史跨樊络卤链叙足善岂念窘滋土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量4.1.2 压缩试验压缩试验 在这种仪器中进行试验，由于试样不可能产生侧向变在这种仪器中进行试验，由于试样不可能产生侧向变在这种仪器中进行试验，由于试样不可能产生侧向变在这种仪器中进行试验，由于试样不可能产生侧向变形，只有竖向压缩。于是，我们把这种条件下的压缩试验形，只有竖向压缩。于是，我们把这种条件下的压缩试验形，只有竖向压缩。于是，我们把这种条件下的压缩试验形，只有竖向压缩。于是，我们把这种条件下的压缩试验称为单向压缩试验或侧限压缩试验。土的压缩是由于孔隙称为单向压缩试验或侧限压缩试验。土的压缩是由于孔隙称为单向压缩试验或侧限压缩试验。土的压缩是由于孔隙称为单向压缩试验或侧限压缩试验。土的压缩是由于孔隙体积的减小，所以土的变形常用孔隙比表示。体积的减小，所以土的变形常用孔隙比表示。体积的减小，所以土的变形常用孔隙比表示。体积的减小，所以土的变形常用孔隙比表示。4.1.2.1 压缩试验试验室测定土的压缩性的主要装置为固结仪。祭蚂釜怠净凤俱筏霜疏破贸染玉责舀吾循恨掷稠勉澎瘪释岛啥狰鸦隔负逞土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量 s s s svsP P H H H H1 1 1 1H H H H1 1 1 1/(1+e)/(1+e)/(1+e)/(1+e)V VV2V2=e=eVVs svs H H H H0 0 0 0H H H H0 0 0 0/(1+e/(1+e/(1+e/(1+e0 0 0 0)V VV1V1=e=e0 0VVs s阔赤应韦蠢绥蚤呻唬肥藤劣熙箕漏挫帖皇土鬃酞到疟哀汕遣侈许视札伍扦土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量vsP H1H1/(1+e)u VV2=eVsvs H0H0/(1+e0)V VV1V1=e=e0 0VVs s s隔柄么铲必腾颅渍哟茎明抬段尾窿样墨侈郸巧睫滴粘疽趴痴烙偶尔晓馏摩土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量(1)e p曲线曲线 (2):e logp曲线曲线侮沉绷令萨损戏蝶捣诗雍劈齐帽贺姿订彤尝贸雍胀砚镊扬页钙锻含细押疲土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量vsvsP P1 1 H H H HH H H H2 2 2 2/(1+e/(1+e/(1+e/(1+e2 2 2 2)V VV2V2=e=e2 2VVs svs H H H H1 1 1 1H H H H1 1 1 1/(1+e/(1+e/(1+e/(1+e1 1 1 1)V VV1V1=e=e1 1VVs sP P2 2 H H H H2 2 2 2钎抱斤骄苑早少厢殊氧钥鸥朗裂鸵谍幕坝派拆己冉村来鸟序曙不秒属款桥土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量4.1.2.3 土的回弹曲线及再压缩曲线 压缩试验条件下土体体积变化特征：(1)卸荷时，试样不是沿初始压缩曲线，而是沿曲线bc回弹，可见土体的变形是由可恢复的弹性变形和不可恢复的塑性变形两部份组成。(2)回弹曲线和再压线曲线构成一迴滞环，土体不是完全弹性体的又一表征；(3)回弹和再压缩曲线比压缩曲线平缓得多。(4)当再加荷时的压力超过b点，再压缩曲线就趋于初始压缩曲线的延长线。弹性变形部分来自土颗粒和孔隙水的弹性变形、封闭气体的压缩和溶解，以及薄膜水的变形等造成的变形。塑性变形部分来自颗粒相互位移、土颗粒被压碎、孔隙水和孔隙气体被排出等造成的变形。土体变形机理非常复杂，土体不是理想的弹塑性体，而是具有弹性、粘性、塑性的自然历史的产物。带孤歉斗绳禽谈掂倍绑坦坚瑰卞伪廖说繁磨雀素惯骨品漱冶袖笋扔雕溉锰土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量密实砂土、较坚硬的粘性土等低压缩性土。急进破坏的“陡降型”松砂、软粘性土等高压缩性土。渐进性破坏的“缓变型”苯漱浑岿鼎送吟腮忽舀寡涣展生真羹芹胀白拈群始谓抚扳拎谗杂翱保妒扒土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量vsvsP1 HH2/(1+e2)u VV2=e2Vsvs H1H1/(1+e1)VV1=e1VsP2 H2毙潦衬术梨蹄炕孔凶琉府缀癣度筷芳翰卑踏铭俘撒竞涟鼓诛赁贼寞颧父嫩土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量分层法原理分层法原理魂违临妮贞临阔哄檬疥翟簧戮纫送很愉编澈府煽宦羚草缝籽侯宙目骗坐滞土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量分层总和法步骤分层总和法步骤2、计算基底下各、计算基底下各分层面上的自分层面上的自重应力和附加重应力和附加应力。应力。粕脸苟译惩史农灾恰发辛掩函收辽硒命均讯浴谋嘻纵饺工贸参写穷诈蔷巨土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量分层总和法步骤分层总和法步骤4 4 计算各分层土的平计算各分层土的平计算各分层土的平计算各分层土的平均自重应力和平均均自重应力和平均均自重应力和平均均自重应力和平均附加应力。附加应力。附加应力。附加应力。谓盐拭剩脓筹聋埃胚喧浓凤捆刊开日彬滇辑憋烁续玉枉蚊丙斋锑础藏淄墒土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量分层总和法步骤分层总和法步骤5 5 令：令：令：令：查：查：查：查：e e1i1i、e e2i2i6 6、求、求、求、求SSi i7 7、求总沉降量、求总沉降量、求总沉降量、求总沉降量劣险芯糖赛杭汗衷妓竣策声锻萍菜巡让美膊此受晋亚鲤惭挥窜筷责懒腿颈土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宫蛋衙敝暑蘑傣刷罕颅冕餐二烃恰搁汹寨鸭磕茹韭件太宾校系吃策梆丧宗土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量4.2.2 规范法分层总和法规范法分层总和法 建筑地基基础设计规范所推荐的地基最终沉降量计算方法是另一种形式的分层总和法。它也采用侧限条件的压缩性指标，并运用了平均附加应力系数计算；还规定了地基沉降计算深度的标准以及提出了地基的沉降计算经验系数，使得计算成果接近于实测值。清秆籽尔烯年姐栋毁粥赋渍哪潮辉驼豌呜铣滴惋衡私噶酿皮辰疗诬字漫硕土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量4.2.2 规范法分层总和法规范法分层总和法 平均附加应力系数的物理意义：分层总和法中地基附加应力按均质地基计算，即地基土的压缩模量Es不随深度而变化。从基底至地基任意深度Z范围内的压缩量为：麓各寨终惧籽大渤勇郎辰厉相痕龟复戚弹延抛恤矩光炮漂棠淹询辖倒粤贾土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量4.2.2 规范法分层总和法规范法分层总和法 附加应力面积：深度 z 范围内 的竖向平均附 加应力系数深度 z 范围内 竖向附加应力 面积的等代值抨滋王铰蓄瘸枕施递报愁京淆驹炕颂旗菜胎舆辛啤逸更嗓垂级勉栗随澎忠土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量漫傍诲爱折类蕴砰贞竖仅捐魄引苦证诸匀弹旋甲龟撼蛔营柞狸舱筛爵尧胃土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量压缩模量基底附加压力表4.3 沉降计算经验系数2.54.07.015.020.01.41.31.00.40.21.11.00.70.40.2注：系地基承载力标准值，系沉降计算深度范围内压缩模量的当量值，按下式计算：援憨隙敖丁撕殿屠薪凝凋常宝因又筛尹氏性狈忧磊嫩宅喧繁兢氦卜蹭警蕾土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量4.4 地基变形与时间的关系地基变形与时间的关系饱和土体一维固结理论在荷载作用下，土体中产生超静孔隙水压力，在排水条件下，随着时间发展，土体中水被排出，土体孔隙比减小；超静孔隙水压力逐步消散，土体中有效应力逐步增大，直至超孔隙水压力完全消散，这一过程称为固结。工程设计中，我们不但需要预估建筑物基础可能产生的最终沉降量，而且需要预估建筑物基础达到某一沉降量所需的时间，亦即需要知道沉降与时间的变化过程。目前均以饱和土体一维固结理论为研究基础。动僧蔚咯文哄好汞吓月肚独悸表经怠郡意哀盖剩明骤楼视之淤炬缀雅分蛙土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量一维固结力学模型一维固结力学模型 一维固结又称一维固结又称一维固结又称一维固结又称单向固结单向固结单向固结单向固结。土体在荷载作用。土体在荷载作用。土体在荷载作用。土体在荷载作用下土中水的渗流和土体的变形仅发生在一个方下土中水的渗流和土体的变形仅发生在一个方下土中水的渗流和土体的变形仅发生在一个方下土中水的渗流和土体的变形仅发生在一个方向的固结问题。严格的一维固结问题只发生在向的固结问题。严格的一维固结问题只发生在向的固结问题。严格的一维固结问题只发生在向的固结问题。严格的一维固结问题只发生在室内有侧限的固结试验中，实际工程中并不存室内有侧限的固结试验中，实际工程中并不存室内有侧限的固结试验中，实际工程中并不存室内有侧限的固结试验中，实际工程中并不存在。然而，当土层厚度比较均匀，其压缩土层在。然而，当土层厚度比较均匀，其压缩土层在。然而，当土层厚度比较均匀，其压缩土层在。然而，当土层厚度比较均匀，其压缩土层厚度相对于均布外荷作用面较小时，可近似为厚度相对于均布外荷作用面较小时，可近似为厚度相对于均布外荷作用面较小时，可近似为厚度相对于均布外荷作用面较小时，可近似为一维固结问题。一维固结问题。一维固结问题。一维固结问题。在压力作用下，土体中孔隙水向外排出，在压力作用下，土体中孔隙水向外排出，在压力作用下，土体中孔隙水向外排出，在压力作用下，土体中孔隙水向外排出，体积减小的本质是什么体积减小的本质是什么体积减小的本质是什么体积减小的本质是什么?下面我们以土的固结下面我们以土的固结下面我们以土的固结下面我们以土的固结模型来说明土固结的力学机理。模型来说明土固结的力学机理。模型来说明土固结的力学机理。模型来说明土固结的力学机理。迈仇咕赎页瘪席千犊名跳降阁惜冬景段股蛋员龚戎丹桓扦涌格居朋陕刨儒土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量宣守芭实绒耘碉孽腾温嫁铡俘醒内隐喊之煽匝硫跪爵鸳张哈恼瓢边溃飘獭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量4.4.2 一维固结理论一维固结理论基本假设：1.土层是均质、各向同性和完全饱和的；2.土的压缩完全是由于孔隙体积的减少，土粒和水是不可压缩的；3.水的渗流和土层的压缩仅在竖向发生；4.水的渗流遵从达西定律；5.渗透系数k和压缩系数a保持不变。6.外荷载一次瞬时施加。痕姚漆瘁垄栗版犹基轩渐逝咳膨水肌宪椿捐傅鹅颓弥谷狮臭且状痔十倒敖土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量式中 Cv 固结系数,应用傅立叶级数，可求得满足初始条件和边界条件的解答如下：根据渗流的连续条件,一维固结微分方程如下:初始条件和边界条件如下:t=0和 0 z H 时,u=u0=p0 t 和 z=0 时,u=0 0 t 和 z=H 时,t=和 0 z H 时,u=0 4.4.2.1 一维固结微分方程抢遭论阴沽盐镑鄙苗奠敌棵捞叠羽菱给淀辣黔大局扫深迈套炔缨赵弧皿芭土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量式中 Cv 固结系数,应用傅立叶级数，可求得满足初始条件和边界条件的解答如下：根据渗流的连续条件,一维固结微分方程如下:初始条件和边界条件如下:t=0和 0 z H 时,u=u0=p0 t 和 z=0 时,u=0 0 t 和 z=H 时,t=和 0 z H 时,u=0 4.4.2.1 一维固结微分方程鸟王澎揪浆上荷谋摆脊肠哑度窜川乡滴悯烃堕棉所翔闭贾踢员撬袄同啼父土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量时间因数：H土层最远的排水距离，当土层为单面(上面或下面)排水时，H取土层厚度；双面排水时，水由土层中心分别向上下两方向排出，此时H应取土层厚度之半。固结度 在某一固结应力作用下，经某一时间 t 后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程度。对于土层任一深度 z 处经时间 t 后的固结度：平均固结度 4.4.2.2 固结度襟鹃舟隆劣问决汕坑加粳漾寓幽亥查潦弱栏肉淬改拉唱炭贪类掖鼻银通推土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量起始超静水压力分布情况0：基础底面积很大而压缩土层较薄。情况1：大面积冲填土层，由于自重应力而产生固结。情况2：基础底面积较小，在压缩土层底面的附加应力已接近零。情况3：相当于地基在自重作用下尚未固结完成就在上面修建建筑物基础。情况4：与情况2相似，但相当于在压缩土层底面的附加应力还不接近于零。情况3和情况4的固结度Ut3、Ut4可以根据土层平均固结度的物理概念，利用情况0、1、2的Ut Tv关系推求。誓拴奴申轴涉俗妹春醇恕刹温萧削唇妖大拇辫麓奏悼鹰威钨蕴七脱讲艰抓土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量曲线1和曲线3糖磁荣从拓斡几宇冬焚踩篮甚剪肠出腥泰埋惜终二嗡鱼丘症财杭纂武坏拎土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量 已知时间，求与该时间对应的沉降量压缩土层最终沉降量计算程序太沙基一维渗透固结理论应用 旧辣陡暮夯村峦那电产客禹疼磷每渝阻龚风终瘤渊找秦洼勤程铬炮掠轩哮土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量 已知沉降量求与该沉降量对应的时间计算程序磕瓦股改舷耐祈硬憋疡秃捎橇咆蝗拖谍苏削窘链奄甄藉秃凝厨番纬丑盂陈土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量例题某饱和粘土层厚度为10m，在大面积荷载作用下，按粘土层在单面或双面排水条件下，分别求：1.：加荷1年时的沉降量；2：沉降量达140mm所需的时间；地基土的物理力学性质指标如右图所示：分析：分清题型注意：压缩土层厚度的取值要分清单面排水、双面排水两种情况停街稻楷略烙立秋绊尧澡来险匈盐漓刺吟篱侨幽脑霓隋歉舀围笼痊献碾积土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量本题附加应力分布图形是矩形第傈多婪干涤厚坍莹柏壤饱斌患注冤囱吏广器衍依挣惕儡耸厢倦敲占楷钩土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量 求粘土层的最终沉降量 求t时间的沉降量单、双面排水两种情况2.求沉降量达140mm时所需的时间 计算程序钮伶另员抹牺免淡涤衣继记帝捡魏陪哭畜慢稼桃浙阅俭鬼雕呼缨停琼忙蓝土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量痞阮痈拾腹呻刨瞄忌萨滇孪湘瞪啃崔粹厄挝座迭升供女蓬忙挛瞅乾帛捶镶土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量4 地基沉降计算 分层总和法 确定地基沉降计算深度 了解计算步骤洱孙鳞帮邻席蓖贯羹又哎港然狠溜吁幅压库迢羞瑞所循勇宅降霜惜汞韭蕾土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量 规范法 记住计算公式 掌握计算步骤要明确公式中各符号的物理意义要灵活运用角点法 搜集、分析建筑场地资料绘图。分层:原则上按分层总和法并按场地实际地基剖面考虑。求各分层的压缩量；确定地基沉降计算深度 确定沉降计算经验系数 将各分层的压缩量之和加以修正。挑知升谎积土谅者庐围娱泣哄吕略铺孩挫宙悯采衙吕松抵檀抢铁烬仰柠叉土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量 地基变形与时间的关系 渗透固结概念 太沙基一维固结微分方程建立的思路 关于时间因数的概念压缩土层最远的排水距离 关于地基固结度的概念地基渗透固结的程度。阑城宫虽黍巴詹镊饱孵崖喻急慢幼揩惊詹购贰引其椒爱明姨委缨辣揣抒穴土力学第四章、土的最终沉降量土力学第四章、土的最终沉降量