1、土的壓縮性與土的壓縮性與地基沉降計(jì)算地基沉降計(jì)算第三章第三章;HHH332211sz iiszH成層地基成層地基1.1.計(jì)算公式計(jì)算公式均質(zhì)地基均質(zhì)地基zAzAAWsz 豎直向：豎直向：2.12.1土體自重應(yīng)力的計(jì)算土體自重應(yīng)力的計(jì)算2 2 土體中的應(yīng)力計(jì)算土體中的應(yīng)力計(jì)算zsz 豎直向：豎直向：容重：容重：地下水位以上用天然容重地下水位以上用天然容重 地下水位以下用浮容重地下水位以下用浮容重2. 2. 分布規(guī)律分布規(guī)律自重應(yīng)力分布線的斜率是容重；自重應(yīng)力分布線的斜率是容重；自重應(yīng)力在等容重地基中隨深度呈直線分布；自重應(yīng)力在等容重地基中隨深度呈直線分布；自重應(yīng)力在成層地基中呈折線分布；自重應(yīng)力

2、在成層地基中呈折線分布；在土層分界面處和地下水位處發(fā)生轉(zhuǎn)折。在土層分界面處和地下水位處發(fā)生轉(zhuǎn)折。不透水層層面及層面以下為上覆水土總重不透水層層面及層面以下為上覆水土總重回顧回顧2 2 土體中的應(yīng)力計(jì)算土體中的應(yīng)力計(jì)算2.22.2基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算e eB BL Lx xy yx xy yB BL LPP; ePMx Be61APpee , 0eminmaxxy當(dāng)當(dāng)矩形面積中心荷載矩形面積中心荷載APp 矩形面積偏心荷載矩形面積偏心荷載 Be61APpmax Be61APpminIMxBP)x(p 2 2 土體中的應(yīng)力計(jì)算土體中的應(yīng)力計(jì)算豎直豎直集中力集中力矩形內(nèi)積分矩形內(nèi)積分矩形面積豎直

3、均布荷載矩形面積豎直均布荷載矩形面積豎直三角形荷載矩形面積豎直三角形荷載水平集中力水平集中力矩形內(nèi)積分矩形內(nèi)積分矩形面積水平均布荷載矩形面積水平均布荷載線積分線積分豎直線布荷載豎直線布荷載寬度積分寬度積分條形面積豎直均布荷載條形面積豎直均布荷載圓內(nèi)積圓內(nèi)積分分圓形面積豎直均布荷載圓形面積豎直均布荷載L/B10L/B10其他其他特殊荷載：將荷載和面積進(jìn)行分特殊荷載：將荷載和面積進(jìn)行分解，利用已知解和疊加原理求解解，利用已知解和疊加原理求解2.32.3地基中附加應(yīng)力的計(jì)算地基中附加應(yīng)力的計(jì)算Kpz K 豎直集中荷載作用下豎直集中荷載作用下 (表表2-1)Kc 矩形面積豎直均布荷載作用角點(diǎn)下矩形面積

4、豎直均布荷載作用角點(diǎn)下 (表表2-2)Kt 矩形面積三角形分布荷載作用角點(diǎn)下矩形面積三角形分布荷載作用角點(diǎn)下 (表表2-3)Ko 圓形面積均布荷載作用時(shí)園心點(diǎn)下圓形面積均布荷載作用時(shí)園心點(diǎn)下 (表表2-4)Kr 圓形面積均布荷載作用時(shí)園周邊下圓形面積均布荷載作用時(shí)園周邊下 (表表2-4)Ksz條形面積豎直均布荷載作用時(shí)條形面積豎直均布荷載作用時(shí) (表表2-5)Ktz條形面積三角形分布荷載作用時(shí)條形面積三角形分布荷載作用時(shí) (表表2-6)2.32.3地基中附加應(yīng)力的計(jì)算地基中附加應(yīng)力的計(jì)算2 2 土體中的應(yīng)力計(jì)算土體中的應(yīng)力計(jì)算K=F（底面形狀；荷載分布；計(jì)算點(diǎn)位置）底面形狀；荷載分布；計(jì)算點(diǎn)位

5、置）2zzPK 基底壓力基底壓力附加應(yīng)力附加應(yīng)力地基沉降變形地基沉降變形基底反力基底反力基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外荷載基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外荷載工程實(shí)例工程實(shí)例3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算（墨西哥城）（墨西哥城）地基的沉降及不均勻沉降地基的沉降及不均勻沉降Kiss由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸基坑開挖，引起陽(yáng)臺(tái)裂縫基坑開挖，引起陽(yáng)臺(tái)裂縫修建新建筑物：引起原有建筑物開裂修建新建筑物：引起原有建筑物開裂高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除建筑物立面高差過(guò)大建筑物立面高差過(guò)大建筑物過(guò)長(zhǎng)：長(zhǎng)高比建筑物過(guò)長(zhǎng)：長(zhǎng)高

6、比7.6:17.6:1土具有壓縮性荷載作用地基發(fā)生沉降荷載大小和分布土的壓縮特性地基厚度一致沉降（沉降量）差異沉降（沉降差）建筑物上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力影響結(jié)構(gòu)物的安全和正常使用概述概述3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的特點(diǎn)（碎散、三相）沉降具有時(shí)間效應(yīng)沉降速率壓縮性測(cè) 試最終沉降量一維壓縮一維壓縮一維固結(jié)一維固結(jié)沉降速率三維固結(jié)三維固結(jié)修正修正復(fù)雜條件下的計(jì)算公式復(fù)雜條件下的計(jì)算公式簡(jiǎn)化條件簡(jiǎn)化條件3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.1 3.1 土的壓縮性土的壓縮性3.2 3.2 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算3.3 3.3 地基沉降與時(shí)

7、間的關(guān)系地基沉降與時(shí)間的關(guān)系室內(nèi)試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)室外試驗(yàn)室外試驗(yàn)側(cè)限壓縮、側(cè)限壓縮、三軸壓縮等荷載試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等概述概述較復(fù)雜應(yīng)較復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)？力狀態(tài)？3.4 3.4 建筑物的沉降觀測(cè)與建筑物的沉降觀測(cè)與地基容許變形值地基容許變形值主線、重點(diǎn)：主線、重點(diǎn)：一維一維問(wèn)題問(wèn)題！建筑物安 全3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.1 3.1 土的壓縮性土的壓縮性3.2 3.2 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算3.3 3.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論3.4 3.4 建筑物的沉降觀測(cè)與地基容許變形值建筑物的沉降觀測(cè)與地基容許變形值土的壓縮性土的壓縮性是指土在壓

8、力作用下體積縮小的特性是指土在壓力作用下體積縮小的特性壓縮量的組成壓縮量的組成n固體顆粒的壓縮固體顆粒的壓縮n土中水的壓縮土中水的壓縮n空氣的排出空氣的排出n水的排出水的排出占總壓縮量的占總壓縮量的1/400不到，不到，忽略不計(jì)忽略不計(jì)壓縮量主要組成部分壓縮量主要組成部分說(shuō)明：說(shuō)明：土的壓縮被認(rèn)為土的壓縮被認(rèn)為只只是由于孔隙體積減小的結(jié)果是由于孔隙體積減小的結(jié)果無(wú)粘性土無(wú)粘性土粘性土粘性土透水性好，水易于排出透水性好，水易于排出壓縮穩(wěn)定很快完成壓縮穩(wěn)定很快完成透水性差透水性差，水不易排出水不易排出壓縮穩(wěn)定需要很長(zhǎng)一段時(shí)間壓縮穩(wěn)定需要很長(zhǎng)一段時(shí)間土的固結(jié)：土的固結(jié)：土體在壓力作用下，壓縮量隨時(shí)間

9、增長(zhǎng)的過(guò)程土體在壓力作用下，壓縮量隨時(shí)間增長(zhǎng)的過(guò)程3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.1 3.1 土的壓縮性土的壓縮性 研究土的壓縮性大小及其特研究土的壓縮性大小及其特征的室內(nèi)試驗(yàn)方法，亦稱征的室內(nèi)試驗(yàn)方法，亦稱固結(jié)固結(jié)試驗(yàn)試驗(yàn)三三聯(lián)聯(lián)固固結(jié)結(jié)儀儀3.1 3.1 土的壓縮性土的壓縮性一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算水槽水槽內(nèi)環(huán)內(nèi)環(huán)環(huán)刀環(huán)刀透水石透水石試樣試樣傳壓板傳壓板百分表百分表施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定逐級(jí)加大荷載逐級(jí)加大荷載測(cè)定：測(cè)定：軸

10、向應(yīng)力軸向應(yīng)力軸向變形軸向變形Pt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3se試驗(yàn)結(jié)果：試驗(yàn)結(jié)果：p-s-ep-s-e3.1 3.1 土的壓縮性土的壓縮性一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)注意：注意：土樣在豎直壓力作土樣在豎直壓力作用下，由于環(huán)刀和剛性護(hù)用下，由于環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向壓環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向壓縮，縮，不不產(chǎn)生產(chǎn)生側(cè)向側(cè)向變形變形目的：目的：研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律Vve0Vs1H0/(1+e0)H0VveVs1H1/(1+e)pH1s土樣在壓縮前后變土樣在壓縮前后變形量為形量為s，eHeH11100土粒高度在受土粒高度在

11、受壓前后不變壓前后不變)1(000eHsee整理整理根據(jù)不同壓力根據(jù)不同壓力p作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制繪制e- -p曲線，曲線，為為壓縮曲線壓縮曲線3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.1 3.1 土的壓縮性土的壓縮性一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)ne- -p曲線曲線1)1(000wswGe其中其中整個(gè)過(guò)程中整個(gè)過(guò)程中土粒體積土粒體積和底面積不變和底面積不變3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.2 3.2 一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及其指標(biāo)0100200 3004000.60.70.80.91.0e ePt1p2pSt

12、1e2e0e3e1s2s3sei00i0ee(1e )S /Hne- -p曲線曲線一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)一、側(cè)限壓縮試驗(yàn))(kPape0ep(kPa)pe- -p曲線曲線n二、壓縮性指標(biāo)二、壓縮性指標(biāo)壓縮性不同的土，曲線形狀不同，曲線愈壓縮性不同的土，曲線形狀不同，曲線愈陡陡，說(shuō)明在相同壓，說(shuō)明在相同壓力增量作用下，土的孔隙比減少得愈力增量作用下，土的孔隙比減少得愈顯著顯著，土的，土的壓縮性壓縮性愈愈高高根據(jù)壓縮曲線可以得到三個(gè)壓縮性指標(biāo)根據(jù)壓縮曲線可以得到三個(gè)壓縮性指標(biāo)n1.1.壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)an2.2.壓縮模量壓縮模量Es n3.3.變形模量變形模量E0曲線曲線A曲線曲線Bpp相等而相等而 e

13、A eB,所以所以曲線曲線A壓縮性壓縮性曲線曲線B壓縮性壓縮性3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.1 3.1 土的壓縮性土的壓縮性一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)ne- -p曲線曲線eBeAn1.壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a土體在側(cè)限條件下土體在側(cè)限條件下孔隙比孔隙比減少量與豎向減少量與豎向壓壓應(yīng)應(yīng)力力增量的比值增量的比值p1p2e1e2M1M2e0epe- -p曲線曲線pe利用利用單位壓力單位壓力增量所引起增量所引起得得孔隙比孔隙比改變表征土的壓改變表征土的壓縮性高低（切線縮性高低（切線) )pea d d在壓縮曲線中，實(shí)際采用在壓縮曲線中，實(shí)際采用割線斜率割線斜率表示土的壓縮性

14、表示土的壓縮性1221 ppeepea1221 ppeepea斜斜率率3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.1 3.1 土的壓縮性土的壓縮性二、壓縮性指標(biāo)二、壓縮性指標(biāo)3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算壓縮系數(shù)，壓縮系數(shù)，KPKPa a-1-1a a1-21-2常用作比較土的壓縮性大小常用作比較土的壓縮性大小土的類別土的類別a1-2 (MPa-1)高壓縮性土高壓縮性土0.5中中壓縮性土壓縮性土0.1-0.5低低壓縮性土壓縮性土0.1pe 0100200 3004000.60.70.80.91.0e eP(kPaP(kPa) )n1.壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a3.

15、1 3.1 土的壓縮性土的壓縮性二、壓縮性指標(biāo)二、壓縮性指標(biāo)1221 ppeepea2.壓縮模量壓縮模量Es土在土在側(cè)限側(cè)限條件下豎向條件下豎向壓應(yīng)力壓應(yīng)力與豎向與豎向總應(yīng)變總應(yīng)變的比值，的比值，或稱為側(cè)限模量或稱為側(cè)限模量aeeepEs1011說(shuō)明：說(shuō)明：土的壓縮模量土的壓縮模量Es與土的的壓縮系數(shù)與土的的壓縮系數(shù)a成反比，成反比， Es愈大，愈大， a愈小，土的壓縮性愈低愈小，土的壓縮性愈低3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.1 3.1 土的壓縮性土的壓縮性二、壓縮性指標(biāo)二、壓縮性指標(biāo)z0e1e 豎向總應(yīng)變豎向總應(yīng)變豎向壓應(yīng)力豎向壓應(yīng)力pze a(kP ) 01002

16、00 3004000.60.70.80.91.0e e壓縮模量壓縮模量Esn壓縮模量壓縮模量Es土在土在側(cè)限側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或稱為條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或稱為側(cè)限模量側(cè)限模量aeEs11n3.變形模量變形模量E0土在土在無(wú)側(cè)限無(wú)側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值。條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值。變形模量與壓縮變形模量與壓縮模量之間關(guān)系模量之間關(guān)系sEE0其中其中1212土的泊松比，一土的泊松比，一般般00.5之間之間, ,則則1.01.03 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.1 3.1 土的壓縮性土的壓縮性二、壓縮性指標(biāo)二、壓縮

17、性指標(biāo)1.01.0，應(yīng)有，應(yīng)有E Es sEE0 0。然而，土的變形性質(zhì)不能完全由。然而，土的變形性質(zhì)不能完全由線彈性常數(shù)來(lái)概括。線彈性常數(shù)來(lái)概括。對(duì)于硬土，其對(duì)于硬土，其E E0 0可能較可能較EEs s大數(shù)倍；而軟土，較接近。大數(shù)倍；而軟土，較接近。3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.1 3.1 土的壓縮性土的壓縮性3.2 3.2 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算3.3 3.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論3.4 3.4 建筑物的沉降觀測(cè)與地基容許變形值建筑物的沉降觀測(cè)與地基容許變形值3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.2

18、 3.2 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算最終沉降量最終沉降量S：St St t時(shí)地基最終沉降穩(wěn)定以后的時(shí)地基最終沉降穩(wěn)定以后的最大沉降量，不考慮沉降過(guò)程。最大沉降量，不考慮沉降過(guò)程。不可壓縮層不可壓縮層可壓縮層可壓縮層z=pp3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算一、單一土層一維壓縮問(wèn)題一、單一土層一維壓縮問(wèn)題二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法三、地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題三、地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題3.2 3.2 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算四、例題分析四、例題分析3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.2 3.2 地基

19、的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算1、計(jì)算簡(jiǎn)圖、計(jì)算簡(jiǎn)圖壓縮前壓縮前szszH2 壓縮后壓縮后1szp 1e2szzp 2e側(cè)限條件側(cè)限條件z=ppHH/2H/2,e,e1 1一、單一土層一維壓縮問(wèn)題一、單一土層一維壓縮問(wèn)題e 1Vs 1e1Vs 2e12zv11eee1e1e zvSHH 12zv1eeSHHH1e e ee e1 1e e2 2p p1 1p p2 2p p3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算2、計(jì)算公式、計(jì)算公式2111aaS(pp )HpH1e1e spHpHSEE 一、一、單一土層一維壓縮問(wèn)題

20、單一土層一維壓縮問(wèn)題e-e- 曲線曲線1221eea(pp ) 1aSA1e 12zv1eeSHHH1e pszszH2 z=pHH/2H/2,e,e1 1以公式以公式 為例為例He1eeS121 zszH ;121eeSH1e 確定確定： 測(cè)定測(cè)定： e-p曲線曲線 查定查定： 算定算定：1szp 2szzp 2e;1e3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算3、計(jì)算步驟、計(jì)算步驟一、一、單一土層一維壓縮問(wèn)題單一土層一維壓縮問(wèn)題側(cè)限條件側(cè)限條件HszszH2 z=ppH/2H/2,e,e1 1 e ee e1 1e e2

21、2p p2 2p p1 11 1、基本假定和基本原理、基本假定和基本原理理論上不夠完備，缺乏統(tǒng)一理論；理論上不夠完備，缺乏統(tǒng)一理論；單向壓縮分層總和法是一個(gè)半徑驗(yàn)性方法單向壓縮分層總和法是一個(gè)半徑驗(yàn)性方法。3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法（a a）假設(shè)基底壓力為線性分布假設(shè)基底壓力為線性分布 （b b）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算（c c）只發(fā)生單向沉降：只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)（d d）只計(jì)算固結(jié)沉降，只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)不計(jì)瞬

22、時(shí)沉降和次固結(jié)沉降瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降（e e）將地基分成若干層，認(rèn)為整個(gè)地基的最終沉降量為將地基分成若干層，認(rèn)為整個(gè)地基的最終沉降量為各層沉降量各層沉降量之和之和： 為了彌補(bǔ)假定為了彌補(bǔ)假定所引起誤差，取所引起誤差，取基底中心點(diǎn)下的基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力進(jìn)行計(jì)附加應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，以基底中點(diǎn)算，以基底中點(diǎn)的沉降代表基礎(chǔ)的沉降代表基礎(chǔ)的平均沉降的平均沉降ininiiiHss11i第第i層土的層土的壓縮應(yīng)變壓縮應(yīng)變12zv11eee1e1e siiiiiiiiiiEpeppaeee1121211)(1e1i由第由第i層的層的自重應(yīng)力均值自重應(yīng)力均值從土的壓縮曲從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比線上得到

23、的相應(yīng)孔隙比 e2i由第由第i層的層的自重應(yīng)力均值與附加應(yīng)力均自重應(yīng)力均值與附加應(yīng)力均值之和值之和從從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比ni土的壓縮應(yīng)變土的壓縮應(yīng)變ininiiiHss11計(jì)算公式：計(jì)算公式：3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法d地面地面基底基底2、計(jì)算步驟、計(jì)算步驟3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分

24、層總和法(a)(a)計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布目的是為了確定地基土的的初始孔隙比計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布目的是為了確定地基土的的初始孔隙比(b)(b)基底附加壓力基底附加壓力p p0 0pp0 d p p0 0 = p - = p - d d(c)(c)確定地基中附加應(yīng)力確定地基中附加應(yīng)力 z z分布分布自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力(d)(d)確定計(jì)算深度確定計(jì)算深度z zn n 一般土層一般土層：z z=0.2 =0.2 szsz； 軟粘土層軟粘土層：z z=0.1 =0.1 szsz； 一般房屋基礎(chǔ)一般房屋基礎(chǔ)：Z Zn n=B(2.5-0.4lnB)=B(2.5-0.4lnB)； 至基

25、巖或不可壓縮土層至基巖或不可壓縮土層。沉降計(jì)算深度沉降計(jì)算深度szsz從地面算起；從地面算起；z z從基底算起；從基底算起；z z是由基底附加應(yīng)力是由基底附加應(yīng)力 p- p- d d 引起的引起的2、計(jì)算步驟、計(jì)算步驟3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法(a)(a)計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布(b)(b)基底附加壓力基底附加壓力p p0 0(c)(c)確定地基中附加應(yīng)力確定地基中附加應(yīng)力 z z分布分布(d)(d)確定計(jì)算深度確定計(jì)算深度z z

26、n nd地面地面基底基底pp0 d 自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)算深度沉降計(jì)算深度(e)(e)地基分層地基分層HiHi不同土層界面不同土層界面；地下水位線地下水位線；每層厚度不宜大于每層厚度不宜大于0.4B4B或或4m4m； z z 變化明顯的土層，適當(dāng)取小變化明顯的土層，適當(dāng)取小。(g) (g) 各層沉降量疊加各層沉降量疊加 S Si i(f)(f)計(jì)算每層沉降量計(jì)算每層沉降量S Si isziziHiiiiiiheees1211 ee1ie2i szip2i zi3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算3、計(jì)算

27、公式、計(jì)算公式12zv1eeSHHH1e ii2i1iizii1i1iaaS(pp )HH1e1e ziiziiisiiHHSEE 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法d地面地面基底基底pp0 d 自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)算深度沉降計(jì)算深度 sziziHin由建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范由建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范提出提出n分層總和法的另一種形式分層總和法的另一種形式n沿用分層總和法的假設(shè)，并引入平均附加應(yīng)力系數(shù)和地沿用分層總和法的假設(shè)，并引入平均附加應(yīng)力系數(shù)和地基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 均質(zhì)地基土，在側(cè)限條件下，壓縮模量均質(zhì)地基土，在側(cè)限條件下，壓縮模量Es不

28、隨深度而變，不隨深度而變，從基底至深度從基底至深度z的壓縮量為的壓縮量為szzszszEAdzEdzEs001附加應(yīng)力面積附加應(yīng)力面積深度深度z范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的附加應(yīng)力面積附加應(yīng)力面積dzAzz0附加應(yīng)力通附加應(yīng)力通式式z=K p0代入代入引入平均附引入平均附加應(yīng)力系數(shù)加應(yīng)力系數(shù)zpAzKdzz00因此附加應(yīng)力因此附加應(yīng)力面積表示為面積表示為zpA0sEzps0因此因此zKdzp003 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量規(guī)范法二、地基最終沉降量規(guī)范法利用附加應(yīng)力面積利用附加應(yīng)力面積A的等代值計(jì)算地基任意

29、深度范圍內(nèi)的的等代值計(jì)算地基任意深度范圍內(nèi)的沉降量，因此第沉降量，因此第i層沉降量為層沉降量為)(11011iiiisisiiiiiizzEpEAAsss根據(jù)分層總和法基本原理可得成根據(jù)分層總和法基本原理可得成層地基最終沉降量的基本公式層地基最終沉降量的基本公式zi-1地基沉降計(jì)算深度地基沉降計(jì)算深度znzizzi-153 4612b12345612ip0i-1p0p0p0第第n層層第第i層層zi)(11101iiiinisiniizzEpssAiAi-13 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量規(guī)范法二、

30、地基最終沉降量規(guī)范法地基沉降計(jì)算深度地基沉降計(jì)算深度zn應(yīng)該滿足的條件應(yīng)該滿足的條件)(1110iiiinisisszzEpsszi、zi-1基礎(chǔ)底面至第基礎(chǔ)底面至第i層土、第層土、第i-1層土底面的距離層土底面的距離(m)i、i-1基礎(chǔ)底面至第基礎(chǔ)底面至第i層土、第層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)均附加應(yīng)力系數(shù)niinss1025.0 當(dāng)確定沉降計(jì)算深度下有軟弱土層時(shí)，尚應(yīng)向下繼續(xù)計(jì)當(dāng)確定沉降計(jì)算深度下有軟弱土層時(shí)，尚應(yīng)向下繼續(xù)計(jì)算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計(jì)算沉降量也滿足上算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計(jì)算沉降量也滿足上式，若計(jì)算深度范圍內(nèi)存在基巖，式，若

31、計(jì)算深度范圍內(nèi)存在基巖，zn可取至基巖表面為止可取至基巖表面為止 當(dāng)無(wú)相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在當(dāng)無(wú)相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在130m范圍內(nèi)，基礎(chǔ)中范圍內(nèi)，基礎(chǔ)中點(diǎn)的地基沉降計(jì)算深度可以按簡(jiǎn)化公式計(jì)算點(diǎn)的地基沉降計(jì)算深度可以按簡(jiǎn)化公式計(jì)算)ln4 .05 .2(bbzn 為了提高計(jì)算精度，地基沉降量乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)為了提高計(jì)算精度，地基沉降量乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)系數(shù)s，可以查有關(guān)系數(shù)表得到可以查有關(guān)系數(shù)表得到地基最終沉降地基最終沉降量修正公式量修正公式3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量規(guī)范法二、

32、地基最終沉降量規(guī)范法sSS 基底附加應(yīng)力基底附加應(yīng)力2.54.07.015.020.0 p0 fk1.41.31.00.40.2 p0 0.75 fk1.11.00.70.40.2表表4-6 4-6 沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù) s ssE3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法4、結(jié)果修正、結(jié)果修正0zi0z(i-1)AiisisiAEAE i0iii 1i 1Ap (zz) 附加應(yīng)力附加應(yīng)力p0 s s=1.4-0.2, =1.4-0.2, (1)(1)與土質(zhì)

33、軟硬有關(guān)與土質(zhì)軟硬有關(guān), ,(2)(2)與基底附加應(yīng)力與基底附加應(yīng)力p p0 0/f/fk k的的大小有關(guān)大小有關(guān)f fk k：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值 準(zhǔn)備資料準(zhǔn)備資料 應(yīng)力分布應(yīng)力分布 沉降計(jì)算沉降計(jì)算建筑基礎(chǔ)（形狀、大小、重量、埋深）建筑基礎(chǔ)（形狀、大小、重量、埋深）地基各土層的壓縮曲線地基各土層的壓縮曲線 原狀土壓縮曲線原狀土壓縮曲線計(jì)算斷面和計(jì)算點(diǎn)計(jì)算斷面和計(jì)算點(diǎn)確定計(jì)算深度確定計(jì)算深度確定分層界面確定分層界面計(jì)算各土層的計(jì)算各土層的 sziszi， zizi計(jì)算各層沉降量計(jì)算各層沉降量地基總沉降量地基總沉降量自重應(yīng)力自重應(yīng)力基底壓力基底壓力基底附加應(yīng)力基底附加應(yīng)力附加應(yīng)力

34、附加應(yīng)力 結(jié)果修正結(jié)果修正SSs 修3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 二、地基最終沉降量分層總和法二、地基最終沉降量分層總和法n1.1.分層總和法在計(jì)算中假定不符合實(shí)際情況分層總和法在計(jì)算中假定不符合實(shí)際情況n 假定地基無(wú)側(cè)向變形假定地基無(wú)側(cè)向變形 計(jì)算結(jié)果偏小計(jì)算結(jié)果偏小n 計(jì)算采用基礎(chǔ)中心點(diǎn)下土的附加應(yīng)力和沉降計(jì)算采用基礎(chǔ)中心點(diǎn)下土的附加應(yīng)力和沉降 計(jì)算結(jié)果偏大計(jì)算結(jié)果偏大n 兩者在一定程度上相互抵消誤差，但精確誤差難以估計(jì)兩者在一定程度上相互抵消誤差，但精確誤差難以估計(jì)n2.2.分層總和法中附加應(yīng)力計(jì)算應(yīng)考慮土

35、體在自重作用下的分層總和法中附加應(yīng)力計(jì)算應(yīng)考慮土體在自重作用下的固結(jié)程度，未完全固結(jié)的土應(yīng)考慮由于固結(jié)引起的沉降量固結(jié)程度，未完全固結(jié)的土應(yīng)考慮由于固結(jié)引起的沉降量n相鄰荷載對(duì)沉降量有較大的影響，在附加應(yīng)力計(jì)算中應(yīng)考相鄰荷載對(duì)沉降量有較大的影響，在附加應(yīng)力計(jì)算中應(yīng)考慮相鄰荷載的作用慮相鄰荷載的作用 n3.3.當(dāng)建筑物基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，應(yīng)考慮開挖基坑時(shí)地基土的當(dāng)建筑物基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，應(yīng)考慮開挖基坑時(shí)地基土的回彈，建筑物施工時(shí)又產(chǎn)生地基土再壓縮的情況回彈，建筑物施工時(shí)又產(chǎn)生地基土再壓縮的情況3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算

36、 三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問(wèn)題三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問(wèn)題回彈在壓縮影回彈在壓縮影響的變形量響的變形量)(111iiiiniciccczzEPs計(jì)算深度取至計(jì)算深度取至基坑底面以下基坑底面以下5m，當(dāng)基坑底當(dāng)基坑底面在地下水位面在地下水位以下時(shí)取以下時(shí)取10msc考慮回彈再壓縮影響的地基變形考慮回彈再壓縮影響的地基變形Eci土的回彈再壓縮模量，按相關(guān)試驗(yàn)確定土的回彈再壓縮模量，按相關(guān)試驗(yàn)確定c考慮回彈影響的沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取考慮回彈影響的沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取1.0Pc基坑底面以上土的自重應(yīng)力，基坑底面以上土的自重應(yīng)力，kPa式中：式中：3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3

37、.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問(wèn)題三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問(wèn)題n1.土的回彈與再壓縮土的回彈與再壓縮pe彈性變形彈性變形塑性變形塑性變形adbcb 壓縮曲線壓縮曲線回彈曲線回彈曲線再壓縮曲線再壓縮曲線n1.1.土的卸荷回彈曲線不與原土的卸荷回彈曲線不與原壓縮曲線重合，說(shuō)明土不是壓縮曲線重合，說(shuō)明土不是完全彈性體，其中有一部分完全彈性體，其中有一部分為不能恢復(fù)的塑性變形為不能恢復(fù)的塑性變形n2.2.土的再壓縮曲線比原壓縮土的再壓縮曲線比原壓縮曲線斜率要小得多，說(shuō)明土曲線斜率要小得多，說(shuō)明土經(jīng)過(guò)壓縮后，卸荷再壓縮時(shí)，經(jīng)過(guò)壓縮后，卸荷再壓縮時(shí)，其壓縮

38、性明顯降低其壓縮性明顯降低n2.粘性土沉降的三個(gè)組成部分粘性土沉降的三個(gè)組成部分scdssssn1.1.sd 瞬時(shí)沉降瞬時(shí)沉降n2.2.sc 固結(jié)沉降固結(jié)沉降n3.3. ss 次固結(jié)沉降次固結(jié)沉降3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算3.3 3.3 地基的最終沉降量計(jì)算地基的最終沉降量計(jì)算 三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問(wèn)題三、地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問(wèn)題n3.3.土的應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性的影響土的應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性的影響土的應(yīng)力歷史：土的應(yīng)力歷史：土體在歷史上曾經(jīng)受到過(guò)的應(yīng)力狀態(tài)土體在歷史上曾經(jīng)受到過(guò)的應(yīng)力狀態(tài)先期固結(jié)壓力先期固結(jié)壓力pc ：土在其生成歷史中曾受過(guò)的最大有土在其生成歷

39、史中曾受過(guò)的最大有效固結(jié)壓力效固結(jié)壓力討論：討論：對(duì)試樣施加壓力對(duì)試樣施加壓力p時(shí)，壓縮曲線形狀時(shí)，壓縮曲線形狀ppc正常壓縮曲線，斜率陡，土體壓縮量大正常壓縮曲線，斜率陡，土體壓縮量大 土層的先期固結(jié)壓力對(duì)其固結(jié)程度和壓縮性有明土層的先期固結(jié)壓力對(duì)其固結(jié)程度和壓縮性有明顯的影響，用先期固結(jié)壓力顯的影響，用先期固結(jié)壓力pc與現(xiàn)時(shí)的土壓力與現(xiàn)時(shí)的土壓力p0的比的比值描述土層的應(yīng)力歷史，將粘性土進(jìn)行分類值描述土層的應(yīng)力歷史，將粘性土進(jìn)行分類n1.1.正常固結(jié)土正常固結(jié)土先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)時(shí)的土壓力先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)時(shí)的土壓力pcp0n2.2.超固結(jié)土超固結(jié)土先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)時(shí)的土壓力先期固結(jié)壓力

40、大于現(xiàn)時(shí)的土壓力pcp0n3.3.欠固結(jié)土欠固結(jié)土先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)時(shí)的土壓力先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)時(shí)的土壓力pcvcr= =0.3-0.5cm/s粘性土：粘性土：致密的粘土，致密的粘土，ii0, v=k(i - i0 )ivovcrvoi0)1m(kivm ii0: 起始起始水力坡降水力坡降滲透系數(shù)的測(cè)定及影響因素滲透系數(shù)的測(cè)定及影響因素 1. 滲透系數(shù)的測(cè)定方法滲透系數(shù)的測(cè)定方法 Determination method室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定方法室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定方法野外試驗(yàn)測(cè)定方法野外試驗(yàn)測(cè)定方法常水頭試驗(yàn)法常水頭試驗(yàn)法變水頭試驗(yàn)法變水頭試驗(yàn)法井孔抽水試驗(yàn)井孔抽水試驗(yàn)井孔注水試驗(yàn)井孔注水試驗(yàn)水力學(xué)滲透系數(shù)的

41、測(cè)定及影響因素滲透系數(shù)的測(cè)定及影響因素 2. 影響因素影響因素- -土體特性土體特性粒徑大小及級(jí)配粒徑大小及級(jí)配孔隙直徑孔隙直徑孔隙比孔隙比 孔隙體積孔隙體積礦物成分礦物成分 表面力表面力結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 排列形式，各向異性排列形式，各向異性飽和度飽和度 有效滲透面積有效滲透面積210 40 150kc dc 31ekexzkk滲透系數(shù)的測(cè)定及影響因素滲透系數(shù)的測(cè)定及影響因素 2. 影響因素影響因素- -土體特性土體特性飽和度飽和度 有效滲透面積有效滲透面積注意：注意：測(cè)量測(cè)量 k 值時(shí)，試樣要充分飽和值時(shí)，試樣要充分飽和飽和度飽和度 sr(%)滲透系數(shù)滲透系數(shù)k(10-3cm/s)876543280

42、 90 100滲透系數(shù)的測(cè)定及影響因素滲透系數(shù)的測(cè)定及影響因素 2. 影響因素影響因素- -流流體特性體特性粘滯性粘滯性溫度溫度注意：測(cè)量注意：測(cè)量k值時(shí)，進(jìn)行溫度校正值時(shí)，進(jìn)行溫度校正溫度升高，粘滯性降低，溫度升高，粘滯性降低，k值變大值變大滲透力的大小與性質(zhì)滲透力的大小與性質(zhì)物理意義：物理意義： 體積力，體積力， 單位體積土體內(nèi)土顆粒所受到的滲透作用力單位體積土體內(nèi)土顆粒所受到的滲透作用力大大 小：?。簀 = j = w w i i方方 向：向：與滲流方向（或水力坡降的方向）一致與滲流方向（或水力坡降的方向）一致作用對(duì)象：作用對(duì)象：土骨架土骨架2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形滲透力

43、大小與性質(zhì)小結(jié)滲透力大小與性質(zhì)小結(jié)臨界水力坡降滲流情況下的土體滲流情況下的土體P2WP1RA=1R = L - w h= ( -j)L h1h200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器abhQ: If R 0, What Happens? 靜水中的土體靜水中的土體R = L 回回顧顧 WJ2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形 臨界水力坡降滲流情況下的土體滲流情況下的土體P2WP1RA=1R = L - w h = ( -j)L 流土流土 R = ( -j)L = 0 =j臨界水力坡降臨界水力坡降 icr = j/ w = / w而而 = (Gs-1) w /(1+e)icr = (Gs-1)

44、/(1+e)靜水中的土體靜水中的土體R = L 回回顧顧 WJ2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形流土臨界水力坡降流土臨界水力坡降臨界水力坡降只臨界水力坡降只與土體土粒比重與土體土粒比重及密實(shí)狀態(tài)有關(guān)及密實(shí)狀態(tài)有關(guān)（估算可取（估算可取1.0）滲透變形（滲透破壞）土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞滲透變形類型：滲透變形類型： 流土、管涌、接觸流土、接觸沖刷流土、管涌、接觸流土、接觸沖刷2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形滲透變形的類型滲透變形的類型單一土層滲透破壞單一土層滲透破壞基本類型基本類型 管涌管涌流土流土形成條件形成條件防

45、治措施防治措施 滲透變形（滲透破壞）1. 基本類型：基本類型：流土流土 在在向上的滲透作用下，表層局部范圍內(nèi)的土體或顆粒群同時(shí)發(fā)的滲透作用下，表層局部范圍內(nèi)的土體或顆粒群同時(shí)發(fā)生懸浮、移動(dòng)的現(xiàn)象生懸浮、移動(dòng)的現(xiàn)象粘性土粘性土k1k2砂性土砂性土k2壩體壩體滲流滲流 流土原因：流土原因：i icr2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形單一土層滲透破壞基本類型單一土層滲透破壞基本類型壩體壩體 滲透變形（滲透破壞）1. 基本類型：基本類型：管涌管涌 在滲流作用下，一定級(jí)配的無(wú)粘性土中的細(xì)小顆粒，通過(guò)較大顆在滲流作用下，一定級(jí)配的無(wú)粘性土中的細(xì)小顆粒，通過(guò)較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動(dòng)，最終在土中形成

46、與地表貫通的管道。粒所形成的孔隙發(fā)生移動(dòng)，最終在土中形成與地表貫通的管道。壩體壩體原因：原因：內(nèi)因：有足夠多的粗顆粒形成大于細(xì)粒直徑的孔隙內(nèi)因：有足夠多的粗顆粒形成大于細(xì)粒直徑的孔隙 幾何條件外因：滲透力足夠大外因：滲透力足夠大 水力條件管涌管涌管涌破壞管涌破壞2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形單一土層滲透破壞基本類型單一土層滲透破壞基本類型管涌管涌問(wèn)：?jiǎn)枺寒a(chǎn)生流土和管涌的臨界水力坡降是否相同？產(chǎn)生流土和管涌的臨界水力坡降是否相同？滲透變形（滲透破壞）流土與管涌的比較流土與管涌的比較 流土流土管涌管涌土體局部范圍的顆粒同土體局部范圍的顆粒同時(shí)發(fā)生移動(dòng)時(shí)發(fā)生移動(dòng)只發(fā)生在水流滲出的表層只發(fā)生

47、在水流滲出的表層只要滲透力足夠大，可發(fā)生只要滲透力足夠大，可發(fā)生在任何土中在任何土中破壞過(guò)程短破壞過(guò)程短導(dǎo)致下游坡面產(chǎn)生局部滑動(dòng)等導(dǎo)致下游坡面產(chǎn)生局部滑動(dòng)等現(xiàn)象現(xiàn)象位置位置土類土類歷時(shí)歷時(shí)后果后果土體內(nèi)細(xì)顆粒通過(guò)粗粒形土體內(nèi)細(xì)顆粒通過(guò)粗粒形成的孔隙通道移動(dòng)成的孔隙通道移動(dòng)可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流溢出處溢出處一般發(fā)生在特定級(jí)配的無(wú)一般發(fā)生在特定級(jí)配的無(wú)粘性土或分散性粘土中粘性土或分散性粘土中破壞過(guò)程較長(zhǎng)，漸進(jìn)破壞破壞過(guò)程較長(zhǎng)，漸進(jìn)破壞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷或潰口導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷或潰口2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形單一土層滲透破壞基本類型單一土層滲透破壞基本類型流土流土滲透

48、變形（滲透破壞）2. 形成條件：形成條件：流土流土 scrFiii Fs: 安全系數(shù)安全系數(shù)1.52.0 i : 允許坡降允許坡降 i icr :土體處于穩(wěn)定狀態(tài)土體處于穩(wěn)定狀態(tài)土體發(fā)生流土破壞土體發(fā)生流土破壞土體處于臨界狀態(tài)土體處于臨界狀態(tài)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：向上滲流向上滲流表層土體表層土體 icr = / w = (Gs-1)/(1+e)2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形單一土層滲透破壞形成條件單一土層滲透破壞形成條件流土流土滲透變形（滲透破壞）2. 形成條件：形成條件：管涌管涌 幾何條件幾何條件水力條件水力條件一般發(fā)生在無(wú)粘性土中一般發(fā)生在無(wú)粘性土中P(%)lgd骨架骨架充填料充填

49、料p53d5d3幾何條件：幾何條件： 孔隙直徑大于細(xì)顆粒直徑孔隙直徑大于細(xì)顆粒直徑不均勻土不均勻土(Cu10)1. 不連續(xù)土不連續(xù)土2. 級(jí)配連續(xù)土級(jí)配連續(xù)土 D0=0.25d20i icr粒徑級(jí)配粒徑級(jí)配累積曲線累積曲線2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形單一土層滲透破壞形成條件單一土層滲透破壞形成條件管涌管涌較均勻土較均勻土(Cu10)細(xì)顆粒細(xì)顆粒10)不連續(xù)不連續(xù)連續(xù)連續(xù)D0=0.25d20細(xì)粒含量細(xì)粒含量35%細(xì)粒含量細(xì)粒含量25%細(xì)粒含量細(xì)粒含量=25-35%D0 d5D0 = d3-d5管涌土管涌土過(guò)渡型土過(guò)渡型土非管涌土非管涌土非管涌土非管涌土管涌土管涌土過(guò)渡型土過(guò)渡型土類類

50、 型型2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形單一土層滲透破壞形成條件單一土層滲透破壞形成條件管涌管涌滲透變形（滲透破壞）2. 形成條件：形成條件：管涌管涌 水力條件水力條件 i icr5 10 15 20 25 30 35 402.01.51.00.50icrCu流土流土過(guò)渡過(guò)渡管涌管涌Cu 20時(shí)時(shí), icr =0.25-0.30 i =0.10-0.15前蘇聯(lián)：前蘇聯(lián)：中國(guó)：中國(guó)：水力坡降級(jí)配連續(xù)土級(jí)配不連續(xù)土破壞坡降icr0.20-0.40 0.10-0.30允許坡降i 0.15-0.25 0.10-0.20由滲透破壞試驗(yàn)測(cè)由滲透破壞試驗(yàn)測(cè)定定2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形單

51、一土層滲透破壞形成條件單一土層滲透破壞形成條件流土流土滲透變形（滲透破壞）2. 防治措施防治措施 改善水力條件，減小改善水力條件，減小i改善幾何條件，增大改善幾何條件，增大i（提高抗破壞能力）（提高抗破壞能力） scrFiii2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形滲透破壞防治措施滲透破壞防治措施流土防治流土防治流土防治流土防治減小減小i i：上游延長(zhǎng)滲徑：上游延長(zhǎng)滲徑 下游減小水壓下游減小水壓增大增大ii：下游增加：下游增加 透水蓋重透水蓋重 土石壩土石壩防滲斜墻及鋪蓋防滲斜墻及鋪蓋浸潤(rùn)線浸潤(rùn)線透水層透水層不透水層不透水層防治流土的關(guān)鍵在于控制逸出處的水力坡降滲透變形（滲透破壞）2. 防治措

52、施防治措施 土石壩土石壩防滲斜墻及鋪蓋防滲斜墻及鋪蓋浸潤(rùn)線浸潤(rùn)線透水層透水層不透水層不透水層 scrFiii 改善幾何條件：改善幾何條件：滲流逸出部位設(shè)反濾層等滲流逸出部位設(shè)反濾層等改善水力條件：改善水力條件：減小滲透坡降，上游做防減小滲透坡降，上游做防滲鋪蓋或打板樁等滲鋪蓋或打板樁等管涌防治管涌防治2.4 滲透力與滲透變形滲透力與滲透變形滲透破壞防治措施滲透破壞防治措施管涌防治管涌防治土的有效應(yīng)力原理土土孔隙水孔隙水固體顆粒骨架+ +土是三相體系土是三相體系對(duì)所受總應(yīng)力，骨架和孔隙流對(duì)所受總應(yīng)力，骨架和孔隙流體如何分擔(dān)？體如何分擔(dān)？孔隙氣體孔隙氣體+ +總應(yīng)力總應(yīng)力總應(yīng)力由土骨架和孔隙流體共

53、同承受總應(yīng)力由土骨架和孔隙流體共同承受它們?nèi)绾蝹鬟f和相互轉(zhuǎn)化？它們?nèi)绾蝹鬟f和相互轉(zhuǎn)化？它們對(duì)土的變形和強(qiáng)度有何影響？它們對(duì)土的變形和強(qiáng)度有何影響？受外荷載作用受外荷載作用TerzaghiTerzaghi（19231923）有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理固結(jié)理論固結(jié)理論土力學(xué)成為獨(dú)立的學(xué)科土力學(xué)成為獨(dú)立的學(xué)科A 孔隙流體孔隙流體n粒間應(yīng)力（interparticle stress）：n 由骨架顆粒間接觸點(diǎn)傳遞的應(yīng)力。一、太沙基飽和土有效應(yīng)力原理A n土體是由固體顆粒和孔隙水及空氣組成的三相集合體。外荷在土體中產(chǎn)生的應(yīng)力是通過(guò)顆粒間的接觸來(lái)傳遞的。由顆粒間的點(diǎn)接觸傳遞的應(yīng)力會(huì)使土的顆粒產(chǎn)生變形，引起土體

54、的變形和強(qiáng)度的變化，這種對(duì)土體變形和強(qiáng)度有效的粒間應(yīng)力就稱為有效應(yīng)力。1、有效應(yīng)力：n2、孔隙水壓力Un由于孔隙水在土中一點(diǎn)的各方向產(chǎn)生的壓力相等，它只能壓縮土顆粒本身而不能使土顆粒產(chǎn)生位移，而土粒本身的壓縮量是可以忽略不計(jì)的（當(dāng)壓力值達(dá)到600kpa時(shí)，土顆粒體積壓縮5），所以不能直接引起土體變形和強(qiáng)度變化的孔隙水壓力又稱為中性壓力。n如果土體中的孔隙是互相連通而又充滿水，則孔隙中的水服從靜水壓力分布規(guī)律，這種由孔隙水傳遞的應(yīng)力就稱為孔隙水壓力U。3、總應(yīng)力、總應(yīng)力aaA A：Aw：As：土單元的斷面積土單元的斷面積顆粒接觸點(diǎn)的面積顆粒接觸點(diǎn)的面積孔隙水的斷面積孔隙水的斷面積a-aa-a斷面

55、通過(guò)土顆斷面通過(guò)土顆粒的接觸點(diǎn)粒的接觸點(diǎn)wSAAA u u：孔隙水：孔隙水壓力壓力n總應(yīng)力等于該土體單元面積以上土、水自重和所施加的所有外荷之和。uAAAPwsv 4、飽和土中的應(yīng)力形態(tài)：PSPSVaaA PSa-aa-a斷面通過(guò)土顆斷面通過(guò)土顆粒的接觸點(diǎn)粒的接觸點(diǎn)有效應(yīng)力有效應(yīng)力u wsvAuPA wSAAA u u：孔隙水：孔隙水壓力壓力1AAw （ As 0.03） 實(shí)踐背景：大面積均布荷載實(shí)踐背景：大面積均布荷載p不透水巖層不透水巖層飽和壓縮層飽和壓縮層z=pp側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)二、一維滲流固結(jié)理論（二、一維滲流固結(jié)理論（TerzaghiTerzaghi滲流固結(jié)理論）滲流固結(jié)理論

56、）3.33.3飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 1、物理模型物理模型3.33.3飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算0t t0 twph pphh 0h p附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u = z=p有效應(yīng)力有效應(yīng)力: :z=0滲流固結(jié)過(guò)程滲流固結(jié)過(guò)程附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u 0附加應(yīng)力附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓超靜孔壓: u =0有效應(yīng)力有效應(yīng)力: :z=p一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論2、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)

57、理論一、一維滲流固結(jié)理論3.33.3飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土層均勻且完全飽和；土層均勻且完全飽和；土顆粒與水不可壓縮；土顆粒與水不可壓縮；變形是單向壓縮（水的滲出和土層壓縮是單向的）；變形是單向壓縮（水的滲出和土層壓縮是單向的）；荷載均布且一次施加；荷載均布且一次施加；假定假定 z z = const= const滲流符合達(dá)西定律且滲透系數(shù)保持不變；滲流符合達(dá)西定律且滲透系數(shù)保持不變；壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a a是常數(shù)。是常數(shù)?；炯俣ǎ夯炯俣ǎ呵蠼馑悸罚呵蠼馑悸罚嚎倯?yīng)力已知總應(yīng)力已知有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理超靜孔隙水壓力

58、的時(shí)空分布超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布建立方程：建立方程：微小單元（微小單元（11dz）微小時(shí)段（微小時(shí)段（dt）q q(qdz)z zdz112、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論3.33.3飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算孔隙體積的變化流出的水量孔隙體積的變化流出的水量土的壓縮特性土的壓縮特性有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理達(dá)西定律達(dá)西定律超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布超靜孔隙水壓力超靜孔隙水壓力超靜孔隙水壓力超靜孔隙水壓力土骨架的體積變化土骨架的體積變化不透水巖層不透水巖層飽和壓縮層飽和壓縮層z

59、 z建立方程：建立方程：q q(qdz)z dzz112、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論3.33.3飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算固體體積：固體體積：111Vdzconst1e 2111VeVe(dz)1e 孔隙體積：孔隙體積：dt時(shí)段內(nèi)：時(shí)段內(nèi)： 孔隙體積的變化流出的水量孔隙體積的變化流出的水量2Vqqdtqqdzdtdzdttzz 11eq1etz 建立方程：建立方程：uwhkuqAkikikzz 221wauku1etz 212wk 1euutaz q q(qdz)z dzz112、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)

60、模型一、一維滲流固結(jié)理論一、一維滲流固結(jié)理論3.33.3飽和土體的滲流固結(jié)理論飽和土體的滲流固結(jié)理論3 3土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土的壓縮性與地基沉降計(jì)算dt時(shí)段內(nèi)：時(shí)段內(nèi)：孔隙體積的變化流出的水量孔隙體積的變化流出的水量土的壓縮性：土的壓縮性：zea 有效應(yīng)力原理：有效應(yīng)力原理：zzu zz(u)euaaatttt 達(dá)西定律達(dá)西定律: :11eq1etz 孔隙體積的變化土骨架的體積變化孔隙體積的變化土骨架的體積變化C Cv v 反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散的快慢固結(jié)速度；反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散的快慢固結(jié)速度；C Cv v 與滲透系數(shù)與滲透系數(shù)k k成正比，與壓縮系數(shù)成正比，與壓縮系數(shù)a