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2020/5/20,1,土力学与地基基础,土木系,第四章土的压缩性与地基沉降(4),2020/5/20,2,第五节：地基沉降与时间的关系：一：饱和土的固结过程：是变形随着时间增长的过程，水被逐渐排出，外力逐渐转化成有效应力，空隙被逐渐压密的过程。,二、单向固结理论（太沙基一维固结理论）,一)、太沙基一维固结理论假设条件：为求饱和土层在渗透固结过程中任意时间的变形，通常采用太沙基(K.Terzaghi,1925)提出的一维固结理论进行计算。固结理论的基本假设如下：,2020/5/20,3,1.土是均质、各向同性和完全饱和的；2.土粒和孔隙水都是不可压缩的；3.土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的，因此土层的压缩和土中水的渗流都是一维的；4.土中水的渗流服从于达西定律；5.在渗透固结中，土的渗透系数k和压缩系数a都是不变的常数；6.外荷是一次骤然施加的,2020/5/20,4,试分析图中土单元的一维固结，若设孔隙水的流速为，土单元的断面积为A，应变为此时间内从单元中流出的水的体积Vw和在t时间内土单元的体积变化v分别用下式表示：,2020/5/20,5,土体积的压缩量流出水量,2020/5/20,6,若忽略不计土颗粒和水的压缩，徘出水的体积就等于土体积的压缩量，从而得到偏微分方程：,2020/5/20,7,二)、固结微分方程的解,一维渗流固结微分方程，可以根据不同的起始条件和边界条件求得它的持解。1、求解条件：,2020/5/20,8,2、定解：,式中，m-奇数正整数(1，3,5,)；e-自然对数底数；H-排水最长距离(cm)，当i层为单面排水时H等于土层厚。双面排水时，H采用一半土层厚度；Tv时间因数(无量纲)按下式计算：,2020/5/20,9,三)固结度图中表示在附加应力p的作用下，历时t，土层中的有效应力和超静孔隙水压力的分布。双面排水，H取原来的一半。,2020/5/20,10,对某一深度z处，有效应力人对总应力j的比值，也即超静孔眩水压力的消散部分0-zt与起始孔隙水压力的比值，称为该点土的固结度Uzt，表示为：,对工程而言、更有意义的是土层的平均固结度Ut。等于时间t时，土层骨架已经承担起来的有效压应力对全部附加压应力的比值。表示为：,2020/5/20,11,得：,此公式的应用条件是：排水面与隔水面的附加应力相等，即：,如a不等于1，则对应如下几种情况，Tv与Ut关系见下图。,2020/5/20,12,Tv与Ut关系曲线图,2020/5/20,13,四)任意时刻沉降量的计算步骤：1、计算附加应力沿深度的分布2、计算地基最终沉降量3、计算土层的竖向固结系数Cv与时间因子Tv4、由Tv查表，得Ut，计算得St=Ut*S如果已知St计算达St所需的所需时间t,则：1、计算Ut=St/S2、查表得Tv3、由Tv=Cvt/H2计算t.,2020/5/20,14,2020/5/20,15,2020/5/20,16,三、与地基沉降有关的几个问题：1、地基沉降除了固结沉降外，还存在瞬时沉降Sd、次固结沉降Ss。SSc+Sd+Ss,瞬时沉降是指加载后剪应变引起侧向变形而造成瞬时沉降，此时土体积不变。,次固结沉降是指主固结过程(超静孔隙水压力消散过程)结束后，在有效应力不变的情况下，土的骨架仍随时间继续发生变形。这种变形的速率已与孔隙水排比的速率无关，而是取决于土骨架本身的蠕变性质。,2020/5/20,17,2、各类计算沉降的方法优缺点见P95。3、相邻荷载的影响见96页。,2020/5/20,18,结束谢谢！,KeepConnectingInTheFuture,
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