第四章在上部荷载作用下必然

地础沉降，特别是差异沉降必然在上部（一）土的变形机理与特孔隙流体的渗透变形变形特点：非线性、非弹性（弹塑性）、剪胀（剪缩）性、与时间关（蠕变）（二）土在三轴试验中的应力应变关先向压力室内注水，给试件施加σ2=σ3的周偏差应力σ1σ3，同时测量每级压力作用下的竖向变形，计算相应的应变ε1，得到(σ1σ3ε1应固结：就是在施加周围压力σ2σ3时打开排水排水：就是在施加竖向应力∆σ1=σ1-σ3时，打σ1-

σ1-密松

(σ1-σ3)-εv-εv-与围压σ3的关

与土的密度关σ1- εεt (d)粘土有蠕变性σ1- σ1- σ1-σ1-

dε=

(a)完全弹塑性(b)非线弹 (c)弹塑 (d)流变模（一）侧限压缩试εx=εy=0σx=σy=

土土样图4-4压缩试验简 VH1HAs1e图4-5∴1AH1AH01Aee0sH载荷时间曲tettet

压缩曲σ- σ1- σσ-三σ-三e/e/(1+e00侧限压缩时εvεz，土样压缩，无体胀可（二）e-p曲线及有关压缩性指--如右图所示，e-p曲线的割aee1 p2

图4-8压缩系数a0.1≤a1-2<0.5MPa-

vm 1e1 v 1

(4-Es=∆p/∆εz=(1+e1)/a=1/mvEs<4≤Es≤Es＞

若∆σx、∆σy0，那么：∆σxσyK0∆σz

1

∴∆εz=(11µ) 故E=(1 )

/∆εz=

1

)Es=1 1因为β1.0，所以Eseelgp曲线的特Cc=-∆e/=(e1-e2)/(lgp2-lg=-∆e/lg(p2

lg压缩Cc越大，土的压缩性越高。Cc值一般大于0.4。对粘土来讲，Ce(1/5~1/10)Ccagcagchh

abc原位压缩曲线；bgb΄取样回弹曲线；b΄gc室内压缩曲德，Casagrande法如下图所示。压力pc。

图4-11Casagrande图解法确定pcσcpcσcpcσc的剥蚀、冰川的融化、水位的上升等原因，使长pc与σc之比称为超固结比（OverConsolidation），用OCR表示，即OCRpcσcOCR1.0的土就是正常固结土，OCR>1.0的土就是超固结土，OCR<1.0的土就是欠固结土。Casagrande方法近似10取样过程中无回弹eo代表现场原位或p1)20e=0.42eo时，试

确定原位状态点bp1pc，eo)点c在试验曲线上找到纵坐标e0.42eo其斜率就是土的原位压缩指数Cc eo代表现场原位( e=0.42eo时，试样

确定原位状态点b1p1Σγ΄h，eo 在室内试验曲线上找到纵坐标e的点c SSt

计算原压前应力：p1i=(σc(i-1)+σci)/2 e-p曲线→e1+e-p曲线→压后应力：p2i+e-p曲线→压后应力：p2ip1i

e2i 1

si

aipiEssiEssiicEHii1Cpcp(3sΣ(∆sii

载变成了pγ0D。

图4-15ep（一）计算步软粘土：σz应变比法(规范)：zn之上厚度为 的（3）经验公式：znb[2.50.4lnb（规范）（4）不可压缩层（规范）表4-1计算厚度∆zn的确 b2<b4<b8<b15<bb>∆zn=计算各分层的沉 S sS's可查表（二）例

E E

i 例题4-1(p85)，例题4-2(p87)，例题4-eeee =定的压缩指数Cce2p1=lg图4-16p1i=(σc(i-1)+∆pi=(σz(i-1)+p2i=p1i+∆pi=(σc(i-1)+σci)/2+(σz(i-1)+p0c log1is=Σ(∆s)=plogp1ipcC1c logp2i1i1iSeiHpi ipppe （二）超固结

当p2ip1i+∆piσciσzipci,orpipci∆ei=-Ceilog(p2iiSi

eiH

logp2i

logp1i1

1 e

e 1ee

当p2ipciorpi>pci∆ei=∆ei΄+∆ei΄΄=-Ceilog(pci/p1i)-Ccilog(p2i

p2i

1

p

p0i ci（三）欠固结

e p1-pc e logp2i

p pp p

logiS Clogp1ii

图4-18欠固结土的e-logp曲1

pce

图4-20p开挖后的自重应建物载p的作σc建物载p的作σc'=σc-logp0= p2=σz+p1=p1=zσ开作图图4-19大面积深基坑地基土的e-logp导致的地基内新的自重应力σc΄σc-σz΄力σc=0）S

logσc log

(4- 1

e c 注意1计算类似于超固结土，原先的自重应力σc相当2所用eo为原来天然状态的eo，而不是回弹后的3注意沉降量是从开始建设时的地基表面算起。计算地基变形时，地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论。假定地基是均质的，即侧限条件下压缩模量Es不随深(zi(ziizi1i1nss'sssn≤0.025(siznb(2.5具有刚性下卧层：①在计算深度内存在基岩时，zn可取至其他几种情况下地基沉降量的计算（不讲具有刚性下卧层：地基土附考虑。

ns pc(zi- i-1 c

rp0rps s r

r'

pR' 0 0 csr'

R'1 0

R' R' pc c

1R'

知道粘性土地基的沉降s包括机理不同的三部分S=Sd+Sc+Sd初始沉降（瞬时沉降）：地基受载后立即发生的沉降。Sc固结沉降（主固结沉降）：由土中超静孔隙水压力逐Ss—次固结沉降（蠕变沉降）：土骨架（包括强结合水）的蠕变(Creep)及弱结合水的转移引起的沉降。主要决定降基本假优 计算用指标较易确定表4-2数 工

实测

计算

ψsS。ψs表4-3沉降计算修正系数Esp0≥fe–e–lg1前、中西方2无法确定现场初始压缩曲可确定现场初始压缩曲3无法区分正常固欠固、可区分正常固结、超固欠固结土，可考虑回4结果偏小结果偏大5二者与实测结果均有（四）砂层沉降量的计Es值难以在室内确

Es随深度增一、一维渗流固结问题(TERZAGHI,qq+zt0，up0，σ΄0，孔压分布abce，沉降S0t，up0σ΄，孔压分布ade，SSt；t，u=0σ΄=p0，孔压分布ae，S=S（一）基本假（二）方程的建 在渗流场中，v，q，h，u，΄均是z和t的函数， ut

k1e2u z2

=

z方程的讨k(1（1）Cv

—体固结速度的快慢，也是土的一个重要性 —孔压消散的速tz

孔压梯度的变（2）a实际并非常数，应选用ap1-p2(但取为常数（4）k（超静孔压消散快，与k成正比；与a三、方程的求解（不要求掌握四、固结度即：Ut=st/s∞ σz,tuz, 1uz,

(4-z,

σz,

σz,

σz,（二）某一时刻某土层的固结度（厚UtUHt有效应力面积abcd总应力面积abceHH0σz,tdzH

z,tH0σz,01H0σz,01eσz,tHaS1abzHze dσc图4-23（三）在矩形均布应力下的固结度的计(ς=P0，不随Z变化 =1-8exp(-π2T

(4-H,

π 固结度UHt与荷载的绝对值无关(但与应力沿z的分布有UH,t只与时间因数Tv有单值函数关系，

T

H2 TCk(1

w w

五、固结系数CV的确 88解：tTvCvtH2Ut=1-πSt=Ut（二）求达到某沉降量St已知

πTv)解：St/S∞= t=TvH2/ 已知：t1，t2，t3求：t~St关系及双对数§4-1土的应力—应定义曲线特点关系备注压缩系a-非线非常dvv(z)-非常mVa/e/v(z)-非常Es==变形模Edz/z-非线E=Es=22/(1-单压压缩指再压指二、e-lgp曲先期固结压力pc：土样在历史上受到的最大pc=pc>p0pc<

原位压缩(再压缩)曲线确定（超）：(e0，p0)为点，Ce+pc定b2点，0.42e0定c一、基本假e1e2i11aS1Hii1His=sCc(Ce)Hlgp/1i21p,p1c2cz0二、计算方（1）（5（5）求（6）s=Si1Si1Cczc0cSSi1e0Cpe ccCcpzccSiSi1Clgczcp