高等土力学土的压缩与固结PPT文档格式.ppt

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4）土粒容重变化。

土的孔隙比变化和饱和度变化组合：

1）孔隙比与饱和度均为常数；

2）饱和度为常数，孔隙比变化；

3）孔隙比为常数，饱和度变化变化；

4）孔隙比与饱和度均变化。

2、土体压缩的一般规律,室内压缩试验,1）压缩曲线和压缩过程曲线,2）压缩性指标：

压缩系数：

体积压缩系数：

压缩模量：

压缩指数：

固结系数：

先期固结压力Pc：

次压缩系数：

1）压缩指数Cc和压缩系数av之间关系：

2）变形模量和压缩模量的关系：

由虎克定律：

压缩试验时：

则可得：

又由虎克定律：

可得：

对于压缩试验：

所以：

由此可得：

5.2.3沉降产生原因和类型,1.引起地基沉降的可能原因,2.沉降的类型,瞬时沉降Si固结沉降Sc次压缩（固结）沉降Ss,5.2.4瞬时沉降和次压缩沉降,1、瞬时沉降,1）基本解答,1）均布荷载柔性基础下的瞬时沉降,3）考虑基础有限厚度和基础埋深的瞬时沉降,4）弹性模量的确定,5）瞬时沉降的修正,或,2、次压缩（固结）沉降,5.3地基沉降计算,5.3.1计算方法综述,5.3.2单向压缩沉降计算法,1、基本方法,2、分层总和法,5.3.3考虑三向变形效应的单向压缩沉降计算法,对于饱和土体，B=1.0，式（5-18）可以写为下式：

比较上式和（5-18），可得：

总沉降量：

5.3.4三向变形沉降计算法,令,代入（5-26）式，得：

对于平面应变问题：

令：

地基沉降：

5.3.8曲线拟合法,5.4单向固结理论,当t=0时：

当t0时：

当tt1时：

单向固结模型：

1、太沙基一维渗流固结理论,1）基本假定,土体均质、各向同性、完全饱和；

土颗粒和水均不可压缩；

土层压缩和土中水的渗流只沿竖向发生，是一维的；

土中水的渗流服从达西定律，且渗透系数k保持不变；

土的压缩系数a在固结过程中保持不变；

外荷载是一次瞬时施加的。

2）固结方程,

（1）连续性条件：

dt时间内微元体的排水量的变化等于微元体在dt时间内的竖向压缩量。

根据达西定律：

压力水头h是由外荷载产生的孔隙水压力产生：

dt时间内微元体排水量的变化：

dt时间内微元体的体积变化为：

又由：

由渗流连续方程dQ=dV，可得：

根据有效应力原理：

所以有：

太沙基一维固结微分方程,固结系数,3）固结方程的解,起始条件与边界条件：

固结方程的解：

如起始超静孔隙水压力不随深度变化，即u0为常数：

其中：

4）固结度,平均固结度：

固结沉降：

5）起始超静孔隙水压力非均匀分布的情况,5.5单向固结的复杂情况,5.5.1加荷随时间变化,1、理论解,1、简化图解法,

（1）施工期，tt0,

（2）刚竣工和竣工后，,5.5.3地基为成层土,1、当量层法,某时刻t，对第二层土：

化为当量厚度：

以上两式相等，故有：

2、平均指标法,平均指标：

代入式（5-96），可得：

5.6二维和三维固结,5.6.1太沙基伦杜立克理论,渗流连续方程：

将达西定律代入：

当各向同性时：

土体体积变化：

根据广义虎克定律：

或者：

对于二维固结：

对于一维固结：

且有如下关系：

5.6.2比奥（Biot）固结理论,平衡方程：

几何方程：

物理方程：

把几何方程代入物理方程，再把物理方程代入平衡方程，得：

式中：

再根据渗流连续条件，得：

或：

根据虎克定律，有：

（5-123）,代入（5-123），则：

对于二维问题：

5.6.3比奥固结理论和准多维固结理论的比较,1、两种理论的推导依据,2、曼德尔克雷尔效应,3、超静水压力消散的比较,4、固结度的比较,5.6.4三向固结的轴对称问题砂井地基的排水固结,砂井固结：

沿垂直方向（z轴）的渗流；

垂直于z轴的平面内的轴对称渗流。

1、理想砂井排水固结,卡雷洛（Carrilo）证明：

理想砂井的巴隆（Barron）解：

1）自由竖向应变假定；

2）等竖向应变假定。

边界条件和初始条件：

巴隆解的固结度表达式：

2、考虑井阻与涂抹效应的砂井地基排水固结,边界条件和初始条件：

固结度的表达式：

塑料排水带：