高等土力学-土的压缩与固结-清华大学于玉贞-2015PPT课件下载推荐.ppt

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5.7-7.5m完成时实际沉降：

完成时实际沉降：

8.1m，5cm/月月（1990年年）预测主固结完成：

预测主固结完成：

20年后年后比设计超填：

比设计超填：

3m5冲积层冲积层预设排水砂桩预设排水砂桩洪积层洪积层未作处理未作处理6日期日期测测点点及及沉沉降降值（值（m）123578101112151617平均平均00-1210.69.712.811.710.613.011.610.312.712.59.014.111.6801-1210.89.913.011.910.713.211.810.512.912.79.114.311.8706-1211.510.513.712.511.113.812.411.013.613.39.515.012.4908-1211.710.713.912.711.213.912.511.113.713.59.615.112.6309-1211.810.814.012.711.314.012.611.113.813.69.615.212.7112-1212.111.014.313.011.414.212.811.314.013.89.715.412.927关西国际机场二期81.水路部門運河2.空港部門空港部門関西国際空港関西国際空港3.鉄道部門鉄道4.部門5.道路部門州間高速道路6.長大橋部門7.高層部門8.下水道部門下水9.上水道部門上水10.廃棄物処理部門未選定9新京报2011年4月9日报道最近，深圳填海区地面下沉，裂缝赫然蜿蜒在广场上和一些楼盘底部。

深圳以牺牲生态环境为代价的大规模填海造地，填海区内不少土地被用于发展房地产，造商品房、豪宅。

专家指出，深圳向海洋要房地产，暴露出地方政府“唯GDP”论和“土地财政”思维，与建设世界一流城市目标背道而驰。

近日，记者在深圳填海区看到，一些楼盘地面发生沉降，严重之处，地面和台阶之间撕裂形成的缝隙，足以塞进一个拳头，“局部看上去，有点像美国灾难片中的场景。

”深圳市民徐燕说。

10v5.1概述v5.2地基沉降的计算方法v5.3单向固结的普遍方程及一般问题v5.4土的三维固结理论v5.5关于土体固结的其它问题简介115.1概述5.1.1压缩、沉降与固结5.1.2研究历史与发展5.1.3土中水的变化与土的压缩5.1.4单向压缩试验的各种参数5.1.5影响土的压缩性的因素5.1.6引起地基沉降的原因5.1.7沉降的分类：

瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降12压缩：

压缩：

平均应力平均应力p增加，使土的体积减少增加，使土的体积减少（体缩、收缩）体缩、收缩）沉降：

沉降：

地基竖直向下的位移，主要是由于压缩引起的，地基竖直向下的位移，主要是由于压缩引起的，也可能由于剪缩、形变、湿陷、融陷等也可能由于剪缩、形变、湿陷、融陷等固结：

固结：

土体完成压缩变形要经历一段时间过程。

对于饱土体完成压缩变形要经历一段时间过程。

对于饱和土，荷载增加和土，荷载增加引起引起（超静）孔隙水压力增加超静）孔隙水压力增加部分部分孔隙水从土体中排出孔隙水从土体中排出土中孔隙水压力相应地转为土土中孔隙水压力相应地转为土粒间的有效应力粒间的有效应力土体逐渐压缩（反之，负孔压及应土体逐渐压缩（反之，负孔压及应力解除引起膨胀）力解除引起膨胀）,直至变形趋于稳定。

这一变形的全直至变形趋于稳定。

这一变形的全过程称为固结。

过程称为固结。

5.1.1压缩、沉降与固结5.1概述135.1.2研究历史与发展压缩与沉降计算1.单向压缩变形分层总和法2.考虑三向变形的沉降计算3.考虑土的应力历史、应力路径等因素的沉降计算4.非线性弹性模型、弹塑性模型的有限单元法计算及其它数值计算方法5.1概述145.1.2研究历史与发展固结分析1.太沙基的饱和土体一维固结理论：

假设；

2.太沙基（Terzaghi）与伦杜立克（Rendulic）的拟三维固结方程，其中假设了固结过程中总应力（正应力之和）为常量；

3.比奥（Biot）考虑了材料三向变形以及孔隙流体与土骨架的相互作用，导出比较完善的三向固结方程；

4.比奥固结理论与各种本构模型的耦合；

5.非饱和土的固结问题；

6.非饱和土的流固耦合的渗流固结问题。

5.1概述155.1.3土中水的变化与土的压缩土体压缩一般是孔隙中流体体积变化的结果。

Ww：

土中水重5.1概述16饱和度变化；

孔隙比变化；

水容重变化；

土粒容重变化。

后二者微不足道。

土中水重量的几种变化14325.1概述17

（1）e与Sr均为常量：

稳定渗流。

（2）Sr为常量

（1）,e变化：

饱和土体的渗流固结问题。

（3）e为常量,Sr变化：

非饱和土体积恒定时的减湿（Sr减小）或增湿（Sr增大）。

（4）e与Sr均变化：

非饱和土的压缩与膨胀问题。

土中水总重量变化的几种组合：

5.1概述185.1.4单向压缩试验的各种参数压缩系数：

av体积压缩系数：

mv侧限压缩模量：

Es压缩指数：

Cc回弹（再压缩）指数：

Ce次压缩系数：

C5.1概述195.1.4单向压缩试验的各种参数压缩系数与压缩模量压缩系数与压缩模量pe5.1概述205.1.4单向压缩试验的各种参数lgpe压缩指数与回弹指数5.1概述21次压缩系数Celgt次压缩系数次压缩系数5.1概述221）土粒粒度、矿物成分和土体结构粗粒土粗粒土v在压力作用下，土粒发生在压力作用下，土粒发生滑动与滚动，位移到比较滑动与滚动，位移到比较密实、更稳定的位置。

密实、更稳定的位置。

v如果压力较大，可能部分如果压力较大，可能部分土粒被压碎，增加压缩量。

土粒被压碎，增加压缩量。

v粗粒土的压缩一般比细粒粗粒土的压缩一般比细粒土的要小，但在高压时也土的要小，但在高压时也能达到相当的量级。

能达到相当的量级。

细粒土细粒土v颗粒间的水膜被挤薄，土粒间发颗粒间的水膜被挤薄，土粒间发生相对滑移达到较密实状态；

扁生相对滑移达到较密实状态；

扁平薄土粒具有弹性，在压力下产平薄土粒具有弹性，在压力下产生挠曲变形。

生挠曲变形。

v具分散结构的粘性土：

直接原因具分散结构的粘性土：

直接原因主要由于颗粒间的孔隙水被挤出。

主要由于颗粒间的孔隙水被挤出。

v具具凝凝聚聚结结构构的的粘粘性性土土：

直直接接原原因因主主要要由由于于结结构构破破坏坏和和土土粒粒发发生生弹弹性挠曲。

性挠曲。

1土体本身性状5.1.5影响土的压缩性的因素5.1概述232）有机质

（1）泥炭（有机质含量大于）泥炭（有机质含量大于60）；

泥炭质土）；

泥炭质土（有机质含量（有机质含量10%60）；

（生活）垃圾土。

）；

（2）与龄期、降解有关。

）与龄期、降解有关。

（3）含水率很高（）含水率很高（w=100900）。

）。

（4）孔隙比大（）孔隙比大（e=1.05.0）。

（5）比重）比重Gs低。

低。

（6）液、塑限大。

）液、塑限大。

（7）渗透系数比较大：

）渗透系数比较大：

k=103105cm/s。

（8）水平渗透系数为竖直向的）水平渗透系数为竖直向的1.53倍。

倍。

（9）压缩性极高，但固结较快。

）压缩性极高，但固结较快。

5.1概述243）孔隙水u表表现现为为水水中中阳阳离离子子对对粘粘土土表表面面性性质质（包包括括水水膜膜厚厚度度）的的影影响响。

如如：

孔孔隙隙水水中中阳阳离离子子浓浓度度高高、价价数数高，结合水膜薄，压缩性变小。

高，结合水膜薄，压缩性变小。

u如如果果土土中中含含有有膨膨胀胀性性粘粘土土矿矿物物，当当孔孔隙隙水水中中的的阳阳离离子子性性质质和和浓浓度度变变化化、使使粘粘结结水水膜膜厚厚度度减减薄薄时时，土的膨胀性与膨胀压力均将减小；

反之亦然。

土的膨胀性与膨胀压力均将减小；

5.1概述252环境因素1）应力历史固结2）温度v对主固结有一定影响。

对主固结有一定影响。

v对于含有机质的土影响大。

对于含有机质的土影响大。

v对于次固结（蠕变）影响更大。

对于次固结（蠕变）影响更大。

ep应力历史:

正常固结土与超固结土5.1.5影响土的压缩性的因素5.1概述26升温后压缩曲线下移，表观pc减小；

反之，则曲线上移。

（温度提高，水的黏性减小，易于压缩）升温降温固结中的升温与降温5.1概述27不同温度超固结有机质粘土的典型固结曲线温度对压缩（含次固结和蠕变）曲线的影响超固结有机土的固结曲线5.1概述285.1.6引起地基沉降的原因1.建筑物荷重2.环境荷载3.其它环境原因5.1概述291.建筑物荷重土体形变：

瞬时完成压缩或者剪缩：

土体固结时孔隙比（或者体积）发生变化：

随时间而发展（固结）形变与体变5.1概述302.环境荷载土体干缩：

取决于土体失水后的性质。

易形成硬壳层。

地下水位下降：

土层有效应力（重量）增大，沉降随时间而发展：

一些城市地面下沉。

5.1概述313.其它环境原因

（1）振动引起土粒重排列，甚至液化、震陷：

视振动性质与土的密度、含水量而异。

（2）土体浸水湿陷或软化，结构破坏丧失粘聚力或矿物软化。

（3）膨胀土遇水膨胀；

失水收缩。

（4）地下洞穴（土洞）及冲刷：

不规则、有可能很严重。

（5）化学或生物化学腐蚀。

（6）矿井（采空区）、地下管道垮塌、基坑开挖：

可能很严重。

（7）整体剪切、形变蠕变、滑坡，不规则。

（8）冻融变形：

随土的湿度与温度而变，不规则。

5.1概述32广东梅州出现广东梅州出现400平米地陷平米地陷据称深度超据称深度超90米米（图图）2010年04月27日04:

10大洋网-广州日报4月23日凌晨2时左右，梅江区长寿水泥有限公司厂区变压器附近发生地陷，地陷口面积大约10m2左右，6根高约4.5米的高压电线杆沉入地底不见了踪影，高压线被扯断导致供电中断。

随后，地陷口逐渐扩大，至26日下午扩大到了400m2左右才开始趋于稳定。

33矿区乡政府矿区乡政府6层宿舍楼体下沉倾斜层宿舍楼体下沉倾斜（组图组图）2010年年04月月28日日02:

37燕赵晚报燕赵晚报昨日6时，井陉矿区横涧乡一座6层乡政府宿舍楼居民遭遇惊魂瞬间：

楼体突然下沉，楼前地面突现深坑，直径在两米以上，深约3米。

整座楼朝东北方倾斜，周围地面出现了数道裂痕。

345.1.7沉降的分类：

瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降5.1概述S=Si+Sc+Ss35HBE,圆形荷载，直径B1.瞬时沉降Si的确定地基上的局部荷载5.1概述36发生在加荷的瞬时：

对于砂土，即是全部沉降；

对于饱和粘土，即为不排水条件下土体形变引起的沉降（无体积变化）。

（1）与H/（B/2）有关一维压缩的假设条件：

H/（B/2）=0；

（2）与泊松比有关,0.5，全部为瞬时沉降。

瞬时沉降的确定5.1概述37

（1）瞬时沉降的弹性理论算法集中荷载弹性半无限空间地面距集中荷载作用点距离r处的地面沉降SPr集中荷载作用下的瞬时沉降5.1概述38

（2）均布荷载q柔性基础下的瞬时沉降I:

影响（修正）系数，与形状、计算点位置有关。

qB矩形均布荷载的瞬时沉降5.1概述39计算点位置中心角、边平均正方形1.120.560.95矩形，L/B21.520.761.30矩形，L/B52.101.051.83圆形1.000.640.85修正系数I基础形状不同形状基础的修正系数I5.1概述40（3）考虑基础埋深和地基有限厚度的瞬时沉降0：

考虑基础埋深D的修正系数；