结构性软土沉降计算浙江大学新方案学习教案

1、会计学1结构性软土沉降结构性软土沉降(chnjing)计算浙江大学计算浙江大学新方案新方案第一页，共64页。目目 录录第1页/共63页第二页，共64页。第2页/共63页第三页，共64页。沉降原因：沉降原因：（1 1）地基）地基(dj)(dj)中产生附加应力；（中产生附加应力；（2 2）土体具有压）土体具有压缩性缩性第3页/共63页第四页，共64页。种类：种类： 总沉降，不均匀沉总沉降，不均匀沉降，倾斜降，倾斜(qngxi)(qngxi)，局部倾斜局部倾斜(qngxi)(qngxi)危害：危害：（1 1）影响使用功能；）影响使用功能；（2 2）引起结构开裂）引起结构开裂不同建（构）筑物对沉不同建

2、（构）筑物对沉降要求不同降要求不同 DD DD第4页/共63页第五页，共64页。地下水位降低引起地基有效应地下水位降低引起地基有效应力力(yngl)(yngl)增加，产生沉降增加，产生沉降例如：水位下降例如：水位下降2m2m，引起地基，引起地基有效应力有效应力(yngl)(yngl)增加增加20kPa20kPa，相当于地面堆载，相当于地面堆载1m1m第5页/共63页第六页，共64页。第6页/共63页第七页，共64页。土体中粘粒含量多土体中粘粒含量多土体性质土体性质(xngzh)(xngzh)受含水量受含水量影响大影响大塑性指数和液限指数大塑性指数和液限指数大第7页/共63页第八页，共64页。第

3、8页/共63页第九页，共64页。pczhAz基岩hczz预制桩0 xczxKp第9页/共63页第十页，共64页。 地基表面作用集中力示意图OzrQ (r, z) P 地基表面作用集中力示意图rzQ (r, z)PO第10页/共63页第十一页，共64页。（a） 条形(tio xn)荷载 （b）方形荷载第11页/共63页第十二页，共64页。第12页/共63页第十三页，共64页。第13页/共63页第十四页，共64页。第14页/共63页第十五页，共64页。式中：第15页/共63页第十六页，共64页。超静孔隙超静孔隙(kngx)水压力水压力竖向有效竖向有效(yuxio)应力应力第16页/共63页第十七页

4、，共64页。0.00.20.40.60.81.02.01.51.00.50.0深度 / B应力 / p 超静孔隙水压力 竖向有效应力 竖向总应力0.00.20.40.60.81.02.01.51.00.50.0深度 / B应力 / p 超静孔隙水压力 竖向有效应力 竖向总应力X=0 X=1/2BX=0 X=1/2B第17页/共63页第十八页，共64页。超静孔隙水压力竖向有效应力既有道路 拓宽道路l初始附加初始附加(fji)(fji)有效应力决定瞬时沉降有效应力决定瞬时沉降l初始孔压决定固结沉降初始孔压决定固结沉降l根据初始附加根据初始附加(fji)(fji)有效应力和孔压分布确定地基处有效应力

5、和孔压分布确定地基处理的范围理的范围第18页/共63页第十九页，共64页。时间有效应力应变瞬时压缩延迟压缩主固结次固结明显孔隙水压消散阶段无明显孔隙水压消散阶段时间00 瞬时压缩、延迟压缩与主固结、次固结比较（Bjerrum,1967）第19页/共63页第二十页，共64页。n条形面积荷载算法：条形面积荷载算法：式中：第20页/共63页第二十一页，共64页。第21页/共63页第二十二页，共64页。n绝大多数的天然沉积土都具有一定程度的结构性。第22页/共63页第二十三页，共64页。第23页/共63页第二十四页，共64页。钻孔(zun kn) 取样储藏(chcng)推土 制样 试验第24页/共63

6、页第二十五页，共64页。第25页/共63页第二十六页，共64页。第26页/共63页第二十七页，共64页。第27页/共63页第二十八页，共64页。软土结构(jigu)性：主应力差达峰值结构(jigu)破坏残余应力第28页/共63页第二十九页，共64页。0510152025020 40 60 80 100原位十字板强度(kPa)深度(m)打排水板前打排水板后0510152025020406080 100原位十字板强度(kPa)深度(m)打排水板前打排水板后0510152025020406080 100原位十字板强度(kPa)深度(m)打十字板前打十字板后 图图2 2- -5 5 1 1# #测测孔

7、孔 图图2 2- -6 6 2 2# #测测孔孔 图图2 2- -7 7 3 3# #测测孔孔 塑料排水板施工导致土体强度(qingd)平均降低45%第29页/共63页第三十页，共64页。扰动及其对沉降(chnjing)的影响第30页/共63页第三十一页，共64页。*%100%uuurSSSDSSuS*uSrS， 分别为扰动前后的十字(sh z)板剪切峰值强度重塑土的十字(sh z)板剪切峰值强度 SD扰动度 第31页/共63页第三十二页，共64页。第32页/共63页第三十三页，共64页。软土压缩曲线的校正(jiozhng)方法Schmertmann（1955）方法第33页/共63页第三十四页

8、，共64页。BAenlogl 没有表现土的结构性变化过程l 试验要求的固结压力过大，很难实现，且校正曲线不便于工程(gngchng)应用第34页/共63页第三十五页，共64页。11.11.21.31.41.51.61.71.81.9101001000压力，k P a孔隙比，e重塑土样薄壁土样CDE0zpc校正曲线AB压缩曲线由四段组成 1.水平段（AB）；2.弹性压缩段(BC)； 3.结构破坏(phui)突降段 （CD）；4.重塑压缩段(DE)，最终交于0.42e0点。结构屈服应力比 p结构性强的软土采用结构性强的软土采用(ciyng)四折线法四折线法pc第35页/共63页第三十六页，共64页

9、。p结构性弱的软土采用结构性弱的软土采用(ciyng)三折线法三折线法ABC(D)E0zpc结构性软土压缩曲线(qxin)校正第36页/共63页第三十七页，共64页。zopc042.0eplog0ee重塑土原状土结构性软土地(td)基沉降计算方法siCciC第37页/共63页第三十八页，共64页。zopcpf042.0eplog0ee重塑土扰动土原状土扰动土的压缩(y su)曲线siCciCzof0)%)(1 (zzopcpfSD0%)1 (zzofSD扰动(rodng)土的结构屈服应力与表观自重应力sfCcfC第38页/共63页第三十九页，共64页。042.0epplog0ee重塑土扰动土原

10、状土rede0SrSdS扰动产生附加(fji)沉降示意图 扰动(rodng)土地基的沉降及附加沉降计算第39页/共63页第四十页，共64页。上覆压力(kPa)3676106136156考虑结构性沉降算法(原状土,扰动度=0%)0.2930.7951.211.621.87考虑结构性沉降算法(扰动土,扰动度30%)0.5881.301.722.092.316附加沉降理论预测值 =-0.2950.5050.510.470.446按Es法计算（不修正） 1.76实测沉降 =沉降值/此时固结度0.5/0.9=0.556 1.686/0.8=2.11扰动扰动(rodng)使竖井区地基的总沉降增大使竖井区地

11、基的总沉降增大扰动(rodng)及其对沉降的影响第40页/共63页第四十一页，共64页。第41页/共63页第四十二页，共64页。n总沉降总沉降(chnjing)(chnjing)：S = Ss + Sc S = Ss + Sc + Ss+ Ssn固结沉降固结沉降(chnjing)(chnjing)和和次固结沉降次固结沉降(chnjing)(chnjing)与时间与时间有关有关第42页/共63页第四十三页，共64页。第43页/共63页第四十四页，共64页。结构(jigu)破坏结构(jigu)未破坏2VVCC 1VVCC Z0Zm底面不排水底面不排水第44页/共63页第四十五页，共64页。固结系数

12、固结系数(xsh)(xsh)和渗透系数和渗透系数(xsh)(xsh)简化模型简化模型第45页/共63页第四十六页，共64页。10100100010000100000100806040200 Consolidation degree, Ut(%)Time t , day the result of this study Terzaghis theory(Cv=Cv1) Terzaghis theory(Cv=Cv2)Cv1=30-3cm2/sCv2=0.510-3cm2/sk1=1.210-6cm/sk2=0.410-6cm/s第46页/共63页第四十七页，共64页。20151050020406

13、080100120140160 Cv1=310-3cm2/sCv2=0.510-3cm2/sk1=1.210-6cm/sk2=0.410-6cm/sEffective stress, kPaS(t)|t=10S(t)|t=3 Depth, m effective stress,t effective stress,t=10 year effective stress,t=3 year yield stress effective weight地基(dj)有效应力随时间变化第47页/共63页第四十八页，共64页。201510500204060Cv1=3 Cv2=0.5 k1=1.2 k2=0.4

14、 s(t)Pore water pressure, kPa Depth, m the result of this study Terzaghis theory(Cv=Cv1) Terzaghis theory(Cv=Cv2)201510500204060Cv1=3 Cv2=0.5 k1=1.2 k2=0.4 s(t)Pore water pressure, kPa Depth, m the result of this study Terzaghis theory(Cv=Cv1) Terzaghis theory(Cv=Cv2)T T3 3年年 t t1010年年第48页/共63页第四十九页

15、，共64页。第49页/共63页第五十页，共64页。当 ；取pczoP1hhCC 1vvCC 12) 12 (sin12141mtBhtreHzmmUvTmmvteHzmmU4)12(1222) 12(sin) 12(1412)(8deDFCBhrtHCTvv22222) 12() 1(32nmnGD2)(wwhdlkkG .)3 , 2 , 1(m)411 (11)41)(1 (1143ln)ln(22222222nnkknskknsnnskksnFshshsh)1)(1 (1vthttUUU第50页/共63页第五十一页，共64页。设 和 分别为土体达到其结构(jigu)屈服应力时的临界固结度

16、和临界固结时间，则 当 ：pczoPotUotpctzooPUPUzopctoott ,pctzoPU，1hhCC ，1vvCC )1)(1 (1vthttUUU，21)(8deDFCBhr，tHCTvv21 ott ,pctzoPU，2hhCC ，2vvCC 22111|hhvvhhvvoCCCCtCCCCtUU dtdtdUUUohhvvottttCCCCtt1122|=)(1otttU 第51页/共63页第五十二页，共64页。101001000100001.00.80.60.40.20.0重塑土参数，理想井 G=100 G=5 G=0.5固结度时间 /天无砂井，考虑结构性原状土参数，理想井32第52页/共63页第五十三页，共64页。n随着加载时间(shjin)的延长，近地面处固结沉降渐趋于结束，沉降量减少，而下卧层固结还在持续发展，后期沉降中下卧层压缩将占较大比例。n因此，准确预测下卧层的沉降发展规律，对以变形控制的深厚软基处理（尤其未打穿处理情况）具有重要的意义。pczoP第53页/共63页第五十四页，共64页。工后沉降(chnjing)时间有效应力应变瞬时压缩延迟压缩主固结次固结明显孔隙水压消散阶段无明显孔隙水压消散阶段时间00 瞬时压