土力学82土的变形课件

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：,18010,6,m,3,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）,1,2,3,5,7,8,10,11,12,15,16,17,平均,00-12,10.6,9.7,12.8,11.7,10.6,13.0,11.6,10.3,12.7,12.5,9.0,14.1,11.7,01-12,10.8,9.9,13.0,11.9,10.7,13.2,11.8,10.5,12.9,12.7,9.1,14.3,11.9,06-12,11.5,10.5,13.7,12.5,11.1,13.8,12.4,11.0,13.6,13.3,9.5,15.0,12.5,设计时预测沉降：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,p,z,=p,不透水岩层,饱和压缩层,p,K,0,p,K,0,p,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,渗透性大小,土体的固结,p,Terzaghi,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,=p,Terzaghi,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,u,0,=p,t=0,u=p,z,=0,t=,u=0,z,=p,z,u,0t,u0,p,不透水岩层,z,排水面,H,u：超静孔压,z,：有效应力,p：总附加应力,u+,z,=p,p,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,T,v,=C,v,t/H,2,S,t,=U,t,S,有关沉降时间的工程问题,t,6.5 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,U,t,=S,t,/S,从 U,t,查表（计算）确定 T,v,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：,t,1,S,1,t,2,S,2,公式计算,，,计算t,3,S,3,6.5 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 C,v,为反映固结速度的指标,C,v,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,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,C,v,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,k,6.5 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 U,t,=90%T,v,=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%,S,O,S,90,A,S,60,U,t,60%时二线基本重合，之后逐渐分开,当U,t=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,SOS90AS60Ut60%时二线基本重合，之后逐渐分开时,S,O,S,90,A,绘制压缩试验S-t,1/2,曲线,做近似直线段的延长线交S轴于S,0,，即为主固结的起点，dS为的初始压缩量,从S,0,作直线S,0,A，其横坐标为直线,的1.15倍,直线,S,0,A,与试验曲线之交点A所对应的t值为t,90,dS,S,0,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,侧限压缩试验,三轴压缩试验,土的应力应变关系,-p、e-p、e-lgp曲线,先期固结压力,原位压缩曲线及再压缩曲线,单一土层一维压缩问题,地基最终沉降量分层总和法,地基沉降计算的若干问题,一维渗流固结理论,固结度的计算,固结系数的测定,小 结土的压缩特性测试方法侧限压缩试验-p、e-p、,