土力学82土的变形课件

1、学习东南大学土力学82土的变形学习东南大学土力学82土的变形6.1 概述 6.2 地基变形的弹性力学公式6.3 地基最终沉降量6.4 路基的沉降与位移6.5 地基变形与时间的关系第6章：地基变形6.1 概述 第6章：地基变形关西国际机场世界最大人工岛http:/www.kiac.co.jp/6.5 地基变形与时间的关系关西国际机场http:/www.kiac.co.jp/6.关西国际机场世界最大人工岛1986年：开工1990年：人工岛完成1994年：机场运营面积：4370m1250m填筑量：180106m3平均厚度：33m地基：15-21m厚粘土6.5 地基变形与时间的关系关西国际机场1986

2、年：开工6.5 地基变形与时间的关系设计时预测沉降：5.77.5 m完成时实际沉降：8.1 m，5cm/月(1990年)预测主固结完成：20年后比设计超填： 3.0 m问题：沉降大且有不均匀沉降日期测 点 及 沉 降 值（m）123578101112151617平均00-1210.69.712.811.710.613.011.610.312.712.59.014.111.701-1210.89.913.011.910.713.211.810.512.911.906-1211.510.513.712.511.113.812.411.013.613.39.515.012.5设

3、计时预测沉降：问题：沉降大且有不均匀沉降日期测 点 及 沉 沉降与时间之间的关系：饱和土层的渗流固结问题：固结沉降的速度和程度 ？ 超静孔隙水压力的大小 ？饱和土体的渗流固结理论不可压缩层可压缩层p一维渗流固结6.5 地基变形与时间的关系 沉降与时间之间的关系：饱和土层的渗流固结问题：固结沉降的速饱和土一维渗流固结理论（Terzaghi渗流固结理论）固结度的计算有关沉降时间的工程问题固结系数的测定饱和土体的渗流固结理论6.5 地基变形与时间的关系饱和土一维渗流固结理论（Terzaghi渗流固结理论）饱和渗透固结理论: 土(多孔多相松散介质), 土体变形过程, 创始人Terzaghi教授,一维渗

4、透固结理论物理模型 太沙基一维渗透固结模型数学模型 渗透固结微分方程方程求解 理论解答固结程度 固结度的概念一维渗流固结理论6.5 地基变形与时间的关系渗透固结理论: 土(多孔多相松散介质), 土体变形过程, 创Terzaghi一维渗流固结模型 实践背景：大面积均布荷载侧限状态的简化模型pz=p不透水岩层饱和压缩层pK0pK0p处于侧限状态，渗流和土体的变形只沿竖向发生p不变形的钢筒6.5 地基变形与时间的关系Terzaghi一维渗流固结模型 实践背景：大面积均布荷载侧钢筒弹簧 水体 带孔活塞 活塞小孔大小渗透固结过程初始状态边界条件相间相互作用物理模型p侧限条件 土骨架 孔隙水 排水顶面 渗

5、透性大小土体的固结pTerzaghi一维渗流固结模型6.5 地基变形与时间的关系钢筒渗透固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p附加应力: z=p超静孔压: u=z=p有效应力: z=0附加应力:z=p超静孔压: u 0附加应力:z=p超静孔压: u =0有效应力:z=pTerzaghi一维渗流固结模型6.5 地基变形与时间的关系p附加应力: z=p附加应力:z=p附加应力:z=p土层是均质且完全饱和土颗粒与水不可压缩水的渗出和土层压缩只沿竖向发生渗流符合达西定律且渗透系数保持不变压缩系数a是常数荷载均布,瞬时施加，总应力不随时间变化 基本假定 基本变量总应力已知有效应力原理超静

6、孔隙水压力的时空分布数 学 模 型6.5 地基变形与时间的关系土层是均质且完全饱和 基本假定 基本变量总应力已知有效应力原u0=pt=0u=p z =0t=u=0 z =pzu0tu0p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土层超静孔压是z和t的函数，渗流固结的过程取决于土层可压缩性（总排水量）和渗透性（渗透速度）数 学 模 型6.5 地基变形与时间的关系u0=pt=0t=zu0t1 1 常见计算条件6.5 地基变形与时间的关系地基的平均固结度计算（1） 压缩应力分布不同时工程背景H小，（2）双面排水时无论哪种情况，均按情况1计算压缩土层深度H取1/2

7、值应力分布基本情况 1 2 3 4 5透水透水2H地基的平均固结度计算 常见计算条件6.5 地基变形与时间的关系（2）双面排水时无论哪种情况，均按情况1计算应力分布基本情况有关沉降时间的工程问题求某一时刻t的固结度与沉降量求达到某一固结度所需要的时间根据前一阶段测定的沉降时间曲线，推算以后的沉降时间关系6.5 地基变形与时间的关系有关沉降时间的工程问题求某一时刻t的固结度与沉降量6.5 求某一时刻t的固结度与沉降量Tv=Cvt/H2St=Ut S有关沉降时间的工程问题t6.5 地基变形与时间的关系求某一时刻t的固结度与沉降量Tv=Cvt/H2St=Ut S求达到某一沉降量(固结度)所需要的时间

8、Ut= St /S从 Ut 查表（计算）确定 Tv 有关沉降时间的工程问题6.5 地基变形与时间的关系求达到某一沉降量(固结度)所需要的时间Ut= St /S从根据前一阶段测定的沉降时间曲线，推算以后的沉降时间关系有关沉降时间的工程问题对于各种初始应力分布，固结度均可写成：已知：t1S1t2S2公式计算，计算t3S36.5 地基变形与时间的关系根据前一阶段测定的沉降时间曲线，推算以后的沉降时间关系有固结系数确定方法固结系数 Cv为反映固结速度的指标, Cv 越大，固结越快，确定方法有四种： 直接计算法 直接测量法 时间平方根法经验方法 时间对数法经验方法 固结方程：6.5 地基变形与时间的关系

9、固结系数确定方法固结系数 Cv为反映固结速度的指标, Cv 直接计算法k与a均是变化的Cv在较大的应力范围内接近常数精度较低 压缩试验 a 渗透试验 k6.5 地基变形与时间的关系直接计算法k与a均是变化的 压缩试验 a6.5 地基变形与直接测量法 压缩试验 S-t曲线 因为 Ut=90% Tv=0.848由于次固结，S不易确定存在初始沉降，产生误差6.5 地基变形与时间的关系直接测量法 压缩试验 S-t曲线 因为 Ut=90% SOS90AS60Ut60%时二线基本重合，之后逐渐分开当Ut=90%时，时间平方根法 校正初始沉降误差去除次固结影响6.5 地基变形与时间的关系SOS90AS60U

10、t60%时二线基本重合，之后逐渐分开时SOS90A绘制压缩试验S-t1/2 曲线做近似直线段的延长线交S轴于S0，即为主固结的起点，dS为的初始压缩量从S0作直线S0A，其横坐标为直线的1.15倍直线S0A与试验曲线之交点A所对应的t值为t90dSS0时间平方根法6.5 地基变形与时间的关系SOS90A绘制压缩试验S-t1/2 曲线dSS0时间平方达西定律:提示1）本章的“u” -超静孔压，总孔压的一部分h总 = h静 + h超静 = z + u静/w + u超静/w实际上应有:2）本章的“z” -附加有效应力，总有效应力的一部分38达西定律:提示1）本章的“u” -超静孔压，总孔压的一部分h自学利用沉降观测资料推算后期沉降量6.5 地基变形与时间的关系自学利用沉降观测资料推算后期沉降量6.5 地基变形与时间的关小 结土的压缩特性测试方法一