土力学之土的压缩性与地基沉降计算三

岩土工程研究所《土力学1》之第四章土的压缩性与地基沉降计算11月8日习题讨论课范围：第三章内容：

小测验

习题讨论、方法讨论难点讨论、其它讨论提示

答疑时间：晚8：00–10：00地点：本章提要本章特点学习难点第四章：土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性-测试方法和指标地基的最终沉降量-分层总合法地基的沉降过程-饱和土渗流固结理论

有一些较严格的理论有较多经验性假设和公式

应力历史及先期固结压力不同条件下的总沉降量计算渗流固结理论及参数土的压缩变形问题土的压缩性与地基沉降计算试验方法压缩性指标沉降的大小沉降的过程土的压缩性测试方法一维压缩性及其指标地基的最终沉降量计算饱和土体的渗流固结理论作业4-2(用Es1-2计算,不计沉降计算经验系数s

粗砂可以按一层计算)4-3(D=1.5m,考虑沉降计算经验修正系数，p0=fk)4-6（按一层计算）4-7(1)(2)(3)(4)(6)§4.1概述§4.2土的压缩性测试方法§4.3一维压缩性及其指标§4.4地基的最终沉降量计算§4.5饱和土体的渗流固结理论第四章：土的压缩性与地基沉降计算§4.1概述

墨西哥某宫殿左部：1709年

右部：1622年

地基：20多米厚粘土工程实例问题：沉降2.2米，且左右两部分存在明显的沉降差。左侧建筑物于1969年加固§4.1概述

工程实例Kiss由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触§4.1概述

工程实例基坑开挖，引起阳台裂缝§4.1概述

新建筑引起原有建筑物开裂§4.1概述

工程实例高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除§4.1概述

工程实例建筑物立面高差过大47m3915019419917587沉降曲线(mm)工程实例建筑物过长：长高比7.6:1§4.1概述

§4.1概述

压缩性测试最终沉降量沉降速率§4.2土的压缩性测试方法§4.3一维压缩性及其指标一维压缩：基本方法复杂条件：修正一维固结三维固结室内：三轴压缩

侧限压缩室外：荷载试验

旁压试验§4.4地基的最终沉降量计算§4.5饱和土体的渗流固结理论概述主线、重点：一维问题！§4.1概述

§4.2土的压缩性测试方法§4.3一维压缩性及其指标§4.4地基的最终沉降量计算§4.5饱和土体的渗流固结理论第四章：土的压缩性与地基沉降计算§4.2土的压缩性测试方法土的变形特性测定方法现场试验荷载试验旁压试验三轴应力状态侧限压缩试验三轴压缩试验其他特殊试验室内试验一维问题§4.2土的压缩性测试方法常规三轴压缩试验试样围压

力3阀门阀门马达横梁量力环百分表量水管孔压量测类型施加

3施加

1-3量测固结

排水固结排水体变固结

不排水固结不排水孔隙水压力不固结不排水不固结不排水孔隙水压力常用试验类型§4.2土的压缩性测试方法变形模量：泊松比：一般化的应力应变曲线1Ei1Et土的一般化的应力应变曲线弹性模量固结排水试验与围压有关非线性（弹塑性）剪胀性§4.2土的压缩性测试方法固结容器：环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架等加压设备：杠杆比例1:10变形测量设备侧限压缩（固结）仪支架加压设备固结容器变形测量§4.2土的压缩性测试方法施加荷载，静置至变形稳定逐级加大荷载百分表加压上盖试样透水石护环环刀压缩容器侧限压缩试验P1s1e1e0ptest测定：

轴向压缩应力

轴向压缩变形P2s2e2P3s3e3§4.2土的压缩择性测试方砖法侧限压缩祥试验侧限变形猎（压缩）障模量：压缩曲线者及特点土的一般化的压缩曲线1Es1Eez=pz非线性弹塑性加载：卸载和重加载：§4.2土的压缩至性测试方调法常规三毙轴与侧光限压缩反试验应力应变膝关系曲线励的比较常规三香轴：存在破坏欺应力侧限压蹦缩试验腔：不存在破林坏应力存在体屋积压缩孟极限z=pz侧限压缩试验常规三轴试验§4.派2土的压闲缩性测返试方法常规三轴复与侧限压迁缩试验变形模量E与侧限变况形模量Es间的关系则:E<北Es虎克定姨律侧限条绪件§4.2土的压缩慧缩性测浪试方法土体变形获的机理弹性变形

接触点处弹性变形弹性挠曲变形颗粒翻转的可逆性封闭气泡受压塑性变形

大孔隙消失接触点颗粒破碎颗粒相对滑移扁平颗粒断裂土体的变腔形特性土体的特虏点：散粒垫体体应变粉主要由搞孔隙体靠积变化祸引起剪应变主帽要由土颗争粒的大小垫和排列形弃态变化引独起§4.偷2土的压步缩性测擦试方法土的本构枣模型1E1-3f11-31121-311234线弹性-理想塑袭性非线性弹感性弹塑性荷载试验含与旁压试怖验自学§4.2土的压缩日性测试方澡法§4.1概述§4.舒2土的压缩蚀性测试方宗法§4.胆3一维压缩报性及其指项标§4.外4地基的最倦终沉降量绍计算§4.闸5饱和土体亭的渗流固私结理论第四章多：土的压较缩性与事地基沉座降计算§4.图3一维压缩捆性及其指普标一维压冲缩性及倘其指标-武p（或躺）曲塔线e–恢p（或煮）曲终线e–贡lgp（或lg）曲线先期固脉结压力原位压缩豪曲线及原乱位再压缩猪曲线由侧限病压缩试橡验整理宵得到的正三条常纯用曲线§4.3一维压缩利性及其指郊标侧限压缩蜓试验百分表试样环刀P1S1e1e0ptestP2S2e2P3S3e3已知：试样初始川高度H0试样初始哑孔隙比e0试验结果阁：每级压力p作用下，视试样的压漂缩变形S§4.朵3一维压罪缩性及辈其指标初始加载卸载再加载一次加载侧限压总缩试验卸载和再针加载曲线p在试验曲张线的卸载事和再加载砌段，土样解的变形特唉性同初始慎加载段明断显不同，眯前者的刚裙度较大在再加载锁段，当应打力超过卸艺载时的应嘴力p时，曲线驾逐渐接近敞一次加载涉曲线卸载和再访加载曲线蹦形成滞回讯圈§4.3一维压缩产性及其指瞧标侧限压淋缩试验应力历史垫及影响土体在麦历史上租所承受胡过的应快力情况哪（包括梢最大应攀力等）姐称为应力历呜史初始加载卸载再加载p应力历史桶的影响非锄常显著土样在A和B点所处的烛应力状态隔完全相同谅，但其变奏形特性差附别很大AB§4.3一维压缩未性及其指棋标-确p曲线初始加载Es卸载和重倦加载EeP1s1e1e0ptestP2s2e2P3s3e31Es1Eep(kPa)=s/H0体积压始缩系数舅：单位压默应力变么化引起黎的单位际体积的苗体积变真化侧限压缩访（变形）朋模量KPa苗,MPa§4.杂3一维压缩选性及其指缸标1e0e孔隙固体颗粒H0Se侧限压师缩试验由三相草烛图：可得到e-p关系§4.切3一维压缩炕性及其指习标e-p曲线ep01002003000.60.70.80.91.0ep(kPa)不同土党的压缩缩慧系数不枣同，a越大，拔土的压计缩性越民大同种土宇的压缩爬系数a不是常应数，与永应力p有关通常用a1-2即应力尚范围为100略-20望0k袜Pa的a值对不吵同土的浴压缩性柜进行比堵较压缩系数KPa-1，MPa-1§4.3一维压缩盗性及其指弓标e-p曲线–压缩系数a土的类别a1-2(MPa-1)高压缩性土>0.5中压缩性土0.1-0.5低压缩性土<0.1压缩系康数a1-2常用作社比较土夸的压缩有性大小压缩系数：01002003000.60.70.80.91.0epep(kPa)§4.3一维压缩惧性及其指醒标压缩系数侧限压缩崇模量体积压搏缩系数压缩指标浩间的关系1e0e孔隙固体颗粒e§4.凉3一维压墓缩性及长其指标10010000.60.70.80.9eCc11Cep(kPa，lg)e-l兔gp曲线Ce回弹指数

（再压缩指数）Ce<<铺Cc，一般Ce≈0.1絮-0.2里Cc特点：在压力较将大部分，轧接近担直线段指标：反映了土遵的应力历星史压缩指数§4.察3一维压缩牧性及其指虎标指标名称定义曲线Es侧限压缩模量p/-p曲线mv体积压缩系数/pa压缩系数-e/pe-p曲线Cc压缩指数-e/(lgp)e-lg(p)曲线Ce回弹指数-e/(lgp)侧限压缩宜试验指标走汇总§4.3一维压舌缩性及召其指标先期固狗结压力先期固结存压力：土层历史六上所经受坑到的最大序压力pp=s：正常固割结土p>s：超固结土p<s：欠固结土OCR=六1：正常固盐结OCR>超1：超固结OCR<璃1：欠固结超固结软比：如土层雪当前承馋受的自称重压力置为s相同s时，一般OCR越大，霜土越密稻实，压股缩性越俭小§4.蹲3一维压缩潜性及其指苍标ep(l杰g)正常固京结土的洁原位压际缩曲线傍：直线正常固结状土初始压切缩曲线§4.仪3一维压缩懂性及其指肢标ep(lg)在先期镇固结压昂力p附近发生彼转折，据疮此可确定窜p先期固桐结压力BACDpAB：沉积过丝式程，到B点应力为pBC：取样纲过程，蹲应力减丘小，先命期固结衡压力为pCD：压缩试米验曲线，股开始段位顿于再压缩拉曲线上，友后段趋近板原位压缩巷曲线原位压缩曲线沉积过程取样过程压缩试验§4.3一维压府缩性及炮其指标ep(lg)CD在e-lgp曲线上，迫找出曲率拳最大点m作水平线m1作m点切线m2作m1,m泳2的角分阳线m3m3与试验题曲线的便直线段牢交于点BB点对应钉于先期侄固结压户力pmrmin123p先期固结他压力p的确定Cas畏agr质and主e法AB§4.心3一维压连缩性及知其指标原位压揉缩及原童位再压励缩曲线水位上升土层剥蚀冰川融化引起卸载，使土处于

回弹状态正常固结宽土:超固结土:原状土的原位压缩曲线：客观存在的，无法直接得到？沉积ab取样bb室内试欲验bc司dep(lg)d原状土的原位再压缩曲线：客观存在的，无法直接得到？§4.3一维压缩途性及其指裹标原位初川始压缩魔曲线的息推求基本假定居：取样后不初回弹，即丑土样取出怀后孔隙比筋保持不变培，(e0,s)点位于容原状土龄初始压进缩或再题压缩曲积线上压缩指数Cc和回弹手指数Ce为常数试验曲线腾上的0.4网2e0点不受幕到扰动皮影响，召未受扰肠动的原级位初始广压缩曲湖线也应波相交于甩该点§4.氏3一维压缩傲性及其指泽标0.1自1妙10腥p(带100k参Pa)1.00.80.60.4ee00.4勺2e0扰动增加原状样重塑样不同扰动瓦程度试样隆的室内压记缩曲线§4.3一维压缩舅性及其指发标p(lg)正常固挺结土原故位压缩模曲线的授推求对正常袋固结土激先期固谁结压力矩p=s(e0,p)位于原位执压缩曲线窜上以0.使42e0在压缩曲州线上确定C点通过B、C两点的直侵线即为所抽求的原位蓄压缩曲线推定方音法原位压缩曲线§4.3一维压先缩性及葵其指标p(lg)超固结土缴原位再压假缩曲线的亏推求确定p,s的作用颤线因为p>s,点D(e0,s)位于再压鞠缩曲线上过D点作斜率万为Ce的直线DB，DB为原位再司压缩曲线以0.父42e0在压缩洽曲线上师确定C点，BC为原位达初始压亲缩曲线DBC即为所求选的原位再渣压缩和压读缩曲线推定方法原位再压缩曲线§4.3一维压合缩性及四其指标小奏结-矿p（或题）曲线e–酱p（或馒）曲禾线e–狐lgp（或lg）曲线先期固结臂压力原位压缩匹曲线及原桌位再压缩假曲线由侧限压因缩试验整怎理得到的歼三条常用兵曲线§4.埋1概述§4.失2土的压乏缩性测叹试方法§4.址3一维压磨缩性及暮其指标§4.4地基的最泛终沉降量炭计算§4.5饱和土书体的渗各流固结词理论第四章：土的压强缩性与蔽地基沉内降计算§4.4地基的摊最终沉狼降量计票算tS粘性土吊地基的轨沉降量S由机理游不同的瓶三部分魔沉降组骄成：初始瞬嘱时沉降Sd：在不排水攻条件下，诵由剪应变膜引起侧向垦变形导致主固结沉热降Sc：由超静孔艘压消散导杨致的沉降殿，通常是缎地基变形珠的主要部蜂分次固结沉贱降Ss：由于土斧骨架的洒蠕变特融性引起耍的变形粘性地阴基的沉灰降类型Sd：初始瞬时沉降Ss:次固结沉降Sc：主固结沉降总变形：§4.4地基的钩最终沉偷降量计霸算地基的最擦终沉降量饼计算最终沉罩降量S∞：t∞时地基最殿终沉降稳生定以后的汇最大沉降池量，不考展虑沉降过常程。不可压缩层可压缩层σz=pp以一维骄侧限应替力状态包土的压希缩特性订为基础往的分层总推和法计算方法：§4.男4地基的最耳终沉降量旱计算地基的最贫终沉降量矿计算单一土层认一维压缩千问题地基最终农沉降量分片层总和法地基沉降痒计算的若学干问题§4.盖4地基的最摊终沉降量蚀计算HH/2H/2,e1单一土览层一维买压缩问迹题计算简概图pσz=p压缩前压缩后（a）e-p曲线（b）e-l俱gp曲线§4.4地基的隔最终沉梢降量计烟算计算公式甲：e-p曲线单一土层程一维压缩角问题ee1e2p1p2pp自重应力状态附加应力状态§4.倦4地基的尼最终沉笨降量计钟算优点:可使用蛇推定的听原位压佣缩和再帐压缩曲亮线可考虑沃土层的选应力历眯史，区呈分正常桶固结土旺和超固鱼结土分注别进行绒计算计算公式戒：e-lg遍p曲线单一土层客一维压缩北问题§4.塑4地基的最痒终沉降量秘计算计算公式练：e-lg留p曲线-正常固结厉土单一土层敬一维压缩朋问题可使用推化定的原位攻压缩曲线乳的Cc值进行殊计算：p(lg)推定的原位压缩曲线实验室试验结果Cc§4.4地基的傍最终沉牺降量计舰算计算公式衣：e-l引gp曲线-超固结土单一土寺层一维弯压缩问堆题可使用推播定的原位建压缩和再差压缩曲线豆的Cc和Ce值进行且计算：pp(lg)推定的原位压缩曲线推定的原位再压缩曲线CcCe当p2>p当p2<p§4.4地基的最悄终沉降量撕计算pH,e1epH/2H/2σz=p计算步骤姨：单一土层抹一维压缩视问题确定：查定：算定：以公式为例e1e2pp1p2§4.4地基的最至终沉降量迹计算理论上门不够完羽备，缺前乏统一税理论,是一个半念经验性方者法假设基底粪压力为线摇性分布附加应力环用弹性理昨论计算侧限应碧力状态,只发生北单向沉漏降只计算固王结沉降，手不计瞬时娘沉降和次斤固结沉降将地基分盾成若干层兵，认为整瞧个地基的胁最终沉降租量为各层乌沉降量之斤和：基本假僚定和基胆本原理腹：地基最终换沉降量分糟层总和法§4.4地基的最狐终沉降量饮计算d地面基底施工步骤地基最终振沉降量分胆层总和法基坑开泰挖：基忙础土层东卸载，看基础底存面回弹基础施裹工：基候础土层眼重加载其，基础久底面再税压缩基坑回轿填：基索础土层底重加载是，基础罩地面再肆压缩建筑物施陈工：基础闯土层压缩谊沉降§4.纲4地基的皱最终沉肢降量计股算沉降量科从原基每底算起适用于基士础底面积辣小，埋深笼浅，施工船快的情况沉降量从降回弹后的乏基底算起基础底面厚大，埋深凉大，施工过期长的情洲况已知：涨地基各织土层的燃压缩曲贤线原状土共压缩曲麻线计算步尝骤情况1毫：不考洋虑地基挥回弹情况2：考虑地便基回弹地基最终饺沉降量分聚层总和法§4.4地基的婆最终沉姨降量计丘算计算步琴骤–情况1地基最针终沉降矩量分层势总和法d地面基底计算深度pp0dzsz原地基庭的自重恳应力分四布sz基底附加盯压力p0确定地基筹中附加应拢力z分布确定计渔算深度zn地基分铃层Hi计算每丑层沉降着量Si各层沉降柄量叠加Sisz从地面圣算起；z从基底算尚起，由基横底附加应富力p0=p-d引起§4.4地基的最死终沉降量盾计算计算步呆骤–情况1地基最艇终沉降舒量分层运总和法...萝..励.确定计算挠深度zn地基分烈层Hi计算每层朵沉降量Si各层沉团降量叠剖加Si经验法：一般土疼层：σz=0.菌2σsz软土层苦：σz=0.体1σsz规范法田：S0津.025供S经验公式牺：Zn=B(2眨.5-0误.4ln刺B)计算到代压缩性世较大土怨层底面d地面基底计算深度pp0dzszz§4.叨4地基的艘最终沉康降量计速算计算步否骤–情况1地基最终椒沉降量分笨层总和法原地基的问自重应力姿分布sz基底附侦加压力p0确定地基超中附加应功力z分布确定计算潮深度zn地基分颤层Hi计算每层军沉降量Si各层沉降铁量叠加Si不同土层所界面地下水苏位线每层厚崖度不宜臭0.4B或4mz变化明显缝的土层，密适当取小Hid地面基底计算深度pp0dzszszizi§4.怒4地基的最维终沉降量止计算计算步那骤–情况2地基最冈终沉降刻量分层攻总和法原地基显的自重墓应力分化布sz开挖后跳地基中玻自重应捉力分布确定地峡基中附能加应力z分布d地面基底计算深度pdzszsz下同情教况1§4.4地基的最非终沉降量弱计算d地面计算深度pp0dzsz计算公辜式：e-p曲线地基最终析沉降量分蔑层总和法对土层i有：压缩前p1i=szie1i压缩后p2i=szi+zie2iHiszizi§4.4地基的毙最终沉互降量计吧算地面p0z计算公泳式：e-p曲线地基最终阔沉降量分杯层总和法zi-1ziHiAi规范法深度z范围内平葡均附加应抄力系数(表4－4)§4.决4地基的谊最终沉拜降量计脉算地基最终傲沉降量分猜层总和法d地面计算深度pp0dzsz计算公式蹈：e-lg母p曲线对土层i有：压缩前p1i=szie1i压缩后p2i=szi+zie2iHiszizi§4.4地基的最何终沉降量久计算计算公热式：e-lg食p曲线地基最终匹沉降量分匪层总和法pip(lg)推定的原位压缩曲线推定的原位再压缩曲线CciCei当p2i>pi当p2i<pip1ie1ip2ie2i§4.4地基的最令终沉降量吉计算计算公扬式：情茄况2考虑地基回弹地基最终蔬沉降量分隶层总和法对土层i有：d地面基底计算深度pdzszsz条件：基面面炕积大，径埋深大王，施工房诚期长以原地基辅为正常固周结土为例衡进行讨论开挖前香：szi开挖后：纸szi压缩后：然szi+zi相当于先境期固结压关力pi§4.义4地基的最怨终沉降量沈计算计算公躲式：情诵况2考虑地基回弹地基最勇终沉降恼量分层零总和法对土层i有：沉降量Si=S1i+S2iszip(lg)CciCeiszie1ie2iszi+zizi再压缩S1i压缩S2i§4.孩4地基的最浩终沉降量贪计算计算公式史：情况2考虑地基回弹地基最队终沉降敢量分层你总和法类似于努超固结遍土的计勤算方法无论回弹拖、再压缩耕或压缩，粉均相对于刚开挖前的环拟定基底揭高程为基帮准点，故链在计算公震式中采用疼开挖前地讯基的天然负孔隙比e1i原本Si=S回弹i+S1i+S2i，但由于鸟沉降量从洲建筑物开家始修建的贯高程起算形，S回弹i部分已策经被挖使除，故快实际的Si=S1i+S2i§4.壁4地基的工最终沉嫂降量计躬算结果修正地基最盆终沉降恐量分层交总和法会导致S的计算呢误差，舍如：①取中点韵下附加郊应力值资，使S偏大②侧限压缩般使计算值耳偏小③地基不均以匀性导致钢的误差等软粘土拥（应力跃集中）S偏小,Ψs>1硬粘土渠（应力引扩散）S偏大,Ψs<院1s经验修正帆系数基底压决力线性群分布弹性附加筒应力计算单向压衫缩只计主倾固结沉慎降原状土现忧场取样的泄扰动参数为常蛋数按中点念下附加调应力计恶算§4.4地基的昂最终沉奖降量计碰算地基最碌终沉降网量分层迷总和法结果修尽正地基最柳终沉降怕量分层吵总和法经验修洒正系数s=1.4寺-0.2冒,与土质软容硬有关与基底债附加应惯力p0/fk的大小伞有关20.015.07.04.02.50.20.40.71.01.1p0

0.75fk0.20.41.01.31.4p0fk基底

附加应力表4-6沉降计算经验系数sfk：地基承载力标准值§4.4地基的最凶终沉降量速计算①准例备资料②应力毯分布③沉降乌计算建筑基携础（形樱状、大想小、重衬量、埋碧深）地基各土驳层的压缩遮曲线原状土压雾缩曲线计算断刮面和计送算点确定计算蛛深度确定分君层界面计算各女土层的猛szi，zi计算各层海沉降量地基总松沉降量自重应颜力基底压中力基底附洗加应力附加应稼力④结仆果修正分层总和之法要点小脑结§4.著4地基的裹最终沉读降量计喘算地基沉狭降计算址的若干抛问题粘土地矮基的沉俱降量计良算砂性土彩地基的堪沉降计叨算单向分怨层总和再法的评众价§4.贿4地基的卵最终沉翠降量计穿算tS初始瞬还时沉降Sd，取决于攀剪切变形主固结沉稼降Sc，取决棍于渗透每固结过狱程，通逼常是地俊基变形站的主要魂部分次固结制沉降Ss，取决遵于土骨标架的蠕呢变变形粘性地酬基的沉凝降量计闪算总变形：Sd：初始瞬时沉降Ss:次固结沉降Sc：主固结沉降§4.绿4地基的最粮终沉降量堤计算自学（详见P136遵-140）粘土地基鹿的沉降量逃计算§4.4地基的子最终沉主降量计柴算原位试验砂性土慨地基的浅沉降速景率较快酱，沉降孤绝对值委一般不爆大，且赔大部分橡在施工攻期完成枝，运用承期沉降轻量一般修不会很秃大难以取到找有代表性状的土样标准贯入称试验静力触探效试验载荷板箩试验Schm垄ertm炒an（薛迈脱判曼）建议的简培易算法（P142水）基于经验斯公式的估窄算方法（P12绿6，公式4乖-16会）办法：特点：问题：原位冻举结取样单向分层愧总和法SSS砂性土地吉基的沉降宾量计算§4.4地基的最袭终沉降量羊计算可计算成挪层地基可计算戴不同形众状基础-条性、证矩形和畅园形等可计算不捎同基底压附力分布-均匀、三涂角和梯形皆分布参数的试扯验测定方受法简单已经积累啄了几十年准应用的经令验，适当必修正。基本假定敌：优妄点：（a）基底牵压力为秘线性分咐布（b）附加傻应力用亮弹性理油论计算（c）只发泰生单向涂沉降：季侧限应副力状态（d）只计算跟固结沉降哗，不计瞬堆时沉降和扛次固结沉红降单向分樱层总和岁法的评耍价§4.婶4地基的清最终沉叠降量计面算计算精竹度：单向分衫层总和滴法的评喝价①欧美②可判维定原状土故压缩曲线③区痰分不同摊固结状宏态④计炮算结果喉偏大相差比委较大修正靠领经验e-p曲线与e-l木gp曲线的对孤比：均需修螺正①原苏联②无法笨确定现场饰土压缩曲铅线③不区众分不同固眨结状态④计算梳结果偏小e-pe-lg逮p§4.占1概述§4.愈2土的压缩竭性测试方馅法§4.植3一维压缩因性及其指覆标§4.4地基的餐最终沉惠降量计遍算§4.5饱和土体等的渗流固石结理论第四章发：土的压摇缩性与资地基沉乌降计算§4.炎5饱和土体佳的渗流固姜结理论198旬6年：开工199熔0年：人鞠工岛完箱成1994年：机铺场运营面积：4370春m×12摆50m填筑量韵：180利×106m3平均厚度呈：33m地基：15-2概1m厚粘土问题：椒沉降大且不均匀日本关鹊西国际凑机场世界最呈大人工碑岛§4.悠5饱和土体易的渗流固侄结理论关西国陕际机场设计预测萍沉降：5.7－7.5会m完工实择际沉降及：8.1梅m，5cm屿/月(19描90年)预测主圣固结完则成：20年后比设计超悉填：3.0占m日期测点123578101112151617平均00-1210.69.712.811.710.613.011.610.312.712.59.014.111.701-1210.89.913.011.910.713.211.810.512.912.79.114.311.9§4.5饱和土体谢的渗流固胞结理论沉降与辉时间之掩间的关斯系：饱搬和土层铺的渗流橡固结问题：固结沉纽奉降的速垂度和程延度？超静孔污隙水压月力的大刮小？饱和土体么的渗流固榨结理论不可压缩层可压缩层p一维渗屯流固结§4.5饱和土体庙的渗流固杂结理论饱和土一泽维渗流固决结理论贝（Terz钳aghi渗流固哥结理论墙）固结度狭的计算有关沉降梨－时间的选工程问题固结系数编的测定多维渗流乏固结理论老简介饱和土钞体的渗趁流固结桃理论§4.蛮5饱和土书体的渗愚流固结炭理论-一维渗哥流固结饭理论渗透固升结理论景是针对费土这种迫多孔多月相松散悬介质,建立起来援的反映土概体变形过车程的基本努理论。土社力学的创辞始人Ter辜zag凭hi教授于20世纪20年代提哲出饱和隐土的一略维渗透乞固结理饿论物理模散型－被太沙卫基一维决渗透固殃结模型数学模礼型－坑渗透刚固结微糊分方程方程求怠解－耽理论县解答固结程趟度－乔固结邀度的概靠念一维渗指流固结挨理论Terz灵aghi一维渗流戏固结模型实践背满景：大钢面积均纪布荷载侧限状元态的简持化模型pσz=p不透水

岩层饱和

压缩层pK0pK0p处于侧限清状态，渗坐流和土体枕的变形只鹿沿竖向发乎生p不变形的钢筒§4.裙5饱和土逝体的渗草流固结糟理论-一维渗流议固结理论钢筒弹簧水体带孔活佛塞活塞小孔溜大小渗透固颠结过程初始状态边界条件相间相互作用物理模型p侧限条雀件土骨架孔隙水排水顶虏面渗透性大锻小土体的固结p§4.5饱和土当体的渗皱流固结僵理论-一维渗流截固结理论Terz绒aghi一维渗妄流固结巴模型p附加应力:z=p超静孔压:

u=z=p有效应力:z=0附加应力:σz=p超静孔压:

u<p有效应力:σz>0附加应力:σz=p超静孔压:

u=0有效应力:σz=p§4.谅5饱和土体纷的渗流固劳结理论-一维渗流煮固结理论Terz谨aghi一维渗词流固结良模型土层是解均质且泉完全饱注和土颗粒讽与水不旬可压缩水的渗梦出和土膜层压缩挽只沿竖班向发生渗流符合假达西定律衡且渗透系进数保持不邪变压缩系数a是常数荷载均业布,瞬时施加倾，总应力不序随时间变欧化基本假定基本变量总应力已耐知有效应力庸原理超静孔隙钟水压力的乎时空分布§4.5饱和土体孟的渗流固娃结理论-一维渗同流固结纤理论数学模型u0=pt=0u=pz=0t=u=0z=pzu0<t<u<pz>0p不透水岩层z排水面Hu：超静孔压z：有效应力p：总附加应力u+

z=pp土层超静披孔压是z和t的函数，清渗流固结健的过程取悄决于土层完可压缩性婆（总排水比量）和渗飘透性（渗崇透速度）§4.希5饱和土份体的渗盏流固结幕理论-一维渗值流固结枝理论数学模型p不透水岩层z排水面Hu0=pu：超静孔压z：有效应力p：总附加应力u+

z

=pu0：初始超静孔压zdz微单元t时刻dz11微小单元惕（1×1×罢dz）微小时坡段（dt）土的压缩焦特性有效应酒力原理达西定律渗流固涨结

基砌本方程土骨架赞的体积露变化＝孔隙页体积的些变化＝流入流锋出水量差连续性条氏件zu§4.5饱和土丹体的渗核流固结仁理论-一维渗流惰固结理论数学模型固体体忠积：孔隙体走积：dt时段内：孔隙体积风的变化＝兔流出的水吵量dz11z§4.5饱和土体匆的渗流固率结理论-一维渗耗流固结磨理论数学模型dt时段内夏：孔隙体积逝的变化＝芽流出的水侨量达西定梨律:土的压缩性：有效应力原理：孔隙体督积的变咽化＝土啦骨架的呼体积变要化u-超静孔魔压§4.巴5饱和土休体的渗靠流固结梅理论-一维渗呢流固结娇理论数学模型Cv反映土钥的固结涌特性：究孔压消休散的快求慢－固龄结速度Cv与渗透系卷数k成正比岭，与压天缩系数a成反比角；单位：cm2/s；m2/ye妨ar，粘性鲁土一般恳在10-4cm2/s量级固结系凳数:§4.5饱和土体脏的渗流固驾结理论-一维渗流犬固结理论数学模型方程求解-解题思茂路反映了超础静孔压的陆消散速度海与孔压沿碗竖向的分蚁布有关是一线性配齐次抛物竖型微分方被程式，与枣热传导扩训散方程形良式上完全赵相同，一抢般可用分认离变量方烦法求解其一般解眉的形式为奔：只要给安出定解择条件，鼠求解渗组透固结课方程，饰可得出u(z青,t)渗透固结毙微分方程柄：§4.5饱和土体锹的渗流固扮结理论-一维渗液流固结骄理论p不透水z排水面Hzuu：超静孔压z：有效应力p：总附加应力u0：初始超静孔压ou+z=pu0=pzuz=p0zH:u=pz=0:u=0z=H:uz

0zH:u=0初始条件秒边界董条件§4.纱5饱和土体本的渗流固踏结理论-一维渗流签固结理论方程求域解–边界条喊件p不透水z排水面Hzuo微分方广程：初始条件株和边界条材件为无量慢纲数，纯称为时英间因数领，反映超静衫孔压消散意的程度也屡即固结的剃程度方程的解宇：§4.5饱和土体捏的渗流固盆结理论-一维渗流配固结理论方程求解–方程的逼解渗流zu0=p不透水排水面HTv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=∞从超静劫孔压分白布u-z曲线的看移动情句况可以择看出渗稻流固结细的进展陵情况u-z曲线上扑的切线悉斜率反率映该点肝的水力帝梯度水伟流方向思考：两面排水筑时如何计先算？§4.牢5饱和土体羊的渗流固恢结理论-一维渗流雨固结理论方程求解–固结过程方程的解鞋：渗流排水面H渗流z排水面HTv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=∞u0=p双面排沟水的情齐况上半部破和单面哥排水的寸解完全筐相同下半部委和上半索部对称§4.5饱和土体颜的渗流固料结理论-一维渗流妨固结理论方程求解–固结过伴程§4.爱5饱和土体粥的渗流固妙结理论-固结度的雨计算固结度散的概念一点M的固结裁度：其有效应娘力zt对总应力所z的比值Uz,t=0～1：表征一跌点超静孔默压的消倚散程度zHzuoMzUt=0～1：表征一峡层土超静孔压蝇的消散程动度一层土的挥平均固结莲度平均固结皂度Ut与沉降取量St之间的关灭系t时刻：确定沉蒙降过程柳也即St的关键是萌确定Ut确定Ut的核心部问题是摘确定uz.t固结度等于t时刻的蕉沉降量测与最终坊沉降量室之比§4.5饱和土吧体的渗货流固结独理论-固结度俭的计算固结度的会概念均布荷教载单向闷排水图表解：P14缺7，图4-豆29，某曲线①

一般解：

近似解：

简化解地基的汉平均固说结度计榴算Ut是Tv的单值油函数，Tv可反映固结宵的程度§4.芽5饱和土干体的渗宇流固结恶理论-固结度及的计算0.00.20.40.0010.11时间因数Tv固结度Ut0.60.81.00.01不透水边界透水边界渗流123§4.崭5饱和土体始的渗流固非结理论-固结度鉴的计算地基的平广均固结度粮计算三种基两本情况地基的弯平均固左结度计准算（1）判压缩应力混分布不同域时工程背景H小，

p面积大自重应力附加应力底面接近零自重应力附加应力和3类似

底面不接近零公式(4-56)-(4-60)，图4-29叠加原理，公式(4-61)-(4-63)计算公式应力分布基本情况

12345不透水透水papb=1==0>1<1§4.5饱和土体竭的渗流固似结理论-固结度凝的计算常见计饼算条件（2）蒸双面排利水时无论哪杨种情况捐，均按俊情况1未计算压缩土层足深度H取1/绸2值应力分布基本情况

12345透水透水2H§4.善5饱和土体旧的渗流固叉结理论-固结度蒜的计算地基的平磨均固结度瞒计算常见计塑算条件§4.亭5饱和土体据的渗流固命结理论-工程问题有关沉降劣－时间