土的固结理论(精)课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,土的固结理论,邵生俊,西安理工大学岩土工程研究所,一、饱和土的渗透固结,外荷作用下饱和土中的孔隙水压力与有效应力,土堤覆加荷载引,起的孔隙水压力,均布覆加荷载引,起的孔隙水压力,饱和土中孔隙水排出，孔隙水压力,压力减小的变形过程称为固结。,100,侧限变形单向排水固结,土产生体积压缩变形的原因是有效应力增大的结果,二、太沙基单向渗透固结理论,基本假定,荷载一次瞬时施加；地基土饱和均匀；土颗粒和水不可压缩；仅在铅垂方向产生压缩和排水；土的压缩速率取决于水的排出速率，渗流服从达西定律；土的渗透系数和压缩系数不变。,流经微分土单元水量变化,微分土单元体积变化,连续方程,其中,热扩散方程,半无限均布荷载、单向排水,方程，用分离变量法求解,初始条件与边界条件,m-正整奇数,H-固结土层厚度,T,v,-时间因数,地基固结度计算,地基土的压缩是由于孔隙水压力减小，有效应力增大的结果。,附加应力一定的条件下，求得某一时刻孔隙水压力即可确定,有效应力。地基的这种固结过程中，任意时刻的沉降变形量,与最终沉降变形量的比值，即定义固结度。,均质地基自重作用下的固结,初始条件与边界条件,地基固结度的近似解,研究表明，对于均值地基，即使附加应力随深度变化，但,不同深度的同一水平面上的附加应力相同，则该水平面各个点,的压缩变形相同，且符合侧限变性条件。当压缩模量或压缩系,数不变时，对于任一随深度变化的附加应力作用下，其单向固,结变形可以应用叠加原理，相当于压缩应力图形中各部分在同,一时刻引起变形的代数和。,不同附加应力情况,“0”情况,“1”情况,“2”情况,“3”情况,“4”情况,对于“2”情况,对于“3、4”情况,三、太沙基伦杜立克理论,流经微分土单元水量变化,微分土单元体积变化,连续方程,其中,假设土体所受的三个有效主应力为 ，则体积应变为：,太沙基假设，外荷载不变时，,一点的总应力不随时间变化,。,当各个方向的渗透系数相等时，上述扩散方程可写为：,砂井固结问题属于轴对称问,题，将平面渗流以极坐标表示,Carrillo证明，轴对称渗流固结可以分解为垂直向,渗流固结和辐射向渗流固结两种情况。如果求得,某一时刻两者的固结度 ，则砂井地基的固,结度为 。,径向渗流固结方程,初始条件与边界条件,Barron求得解答,砂井地基固结度,四、比奥特（Biot）固结理论,太沙基固结理论的重大局限在于假定固结过程中,土体的总应力分布不变，荷载不可能瞬时施加。实际,情况是往往具有一定的加荷历史，固结过程中土体的,应力分布在不断变化。,比奥特（1941）基于微单元体的力的平衡条件和,渗流连续原理建立了完善的固结理论。,可见，比奥特固结理论，建立了孔隙水压力、渗流、体变与有效应力之间的内在联系。即附加荷载作用产生孔隙水压力；水力剃度作用产生渗流，引起孔压消散和扩散；渗流产生体积变化，与有效应力变化引起土骨架体变一致。,反之，土骨架体变引起有效应力变化；有效应力变化导致总应力与孔压变化；孔压变化促使渗流产生，使得渗流体变与土骨架体变一致；总应力变化与附加荷载作用效应等效。,固结过程的孔隙水压力变化与变形变化,