2.5时间与沉降的关系详解
合集下载
实验一自由沉降实验讲解
实验一自由沉降实验
一、实验目的
1、观察自由沉降过程；
2、通过沉降实验学会绘制E~t 关系曲线和E~u 关系曲线；
3、能正确运用数据求解总去除率E T 。
二、实验原理
在含有离散颗粒的废水静置沉淀过程中，若试验柱内有效水深为H ，通过不同的沉淀时间t ，可求得不同的颗粒沉淀速度u ，u=H/t 。如以p 0表示沉速u
00
/dp u u p ⎰
。这样，在t
时间内悬浮固体的总沉降效率E （%）为：
100)1(100)1(0000000⨯⎥⎦⎤
⎢⎣⎡+-=⨯⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+-=⎰⎰p p T dp H h p dp u u p E 若以有限之和∑udp 代替积分项中的⎰00p udp ，
则上式可改写为：
100
)1(00⨯⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣⎡+-=∑u udp p E T
式中
⎰
p udp 可由沉速分布曲线进行图解积分来确定。如图1-1所示。
图1-1 颗粒沉速分布曲线
三、实验材料与设备
1、沉降试验柱：直径Φ=100mm ，工作有效水深H=180cm 。
2、过滤装置：漏斗，烧杯100mL ，量筒50mL ，玻璃棒，经稀酸洗涤、烘干的滤纸。
3、悬浮物固体测定设备：分析天平、坩埚、干燥器、烘箱等。
4、实验材料：自制的粘土水样。
四、实验步骤
1、将搅拌均匀的水样装入沉降柱中，同时从取样口取两份50mL 的水样（要准确记录书样的体积），用重量法测定初始SS 浓度C 0，并求出平均值；
小于指定沉速的颗粒
与
全部颗粒的重量比
x 0 沉速
u 0
u
x
2、将柱内水位迅速调整到溢流口出，开始记时；
3、当累计时间为5、10、20、30、45、60、90、120min时，从试验柱中部取样口取水2份，每份约50mL （准确记录体积）。取样前先排空取样管中的积水越10mL左右，取样后测定工作水深H i；
(固结沉降)计算
应力历史对地基沉降的影响
在 a 、 b 、 c 三个土层现有地面以下同一深度 z 处 ，土的现有应力虽然相同，但是由于它们经历的应 力历史不同，因而在压缩曲线上处于不 同的位置。对于正常固结土，它在沉积过程中巳从 e0开始在自重应力作用下沿现场压缩曲线至 a点固结 稳定。对于超固结土，它曾在自重应力力作用下沿 现场压缩曲线至b点，后因上部土层冲蚀，现巳回弹 稳定在 b’ 点。对于欠固结土，由于在自重应力作用 下还未完全固结．日前它处于现场压缩曲线上的c点 。若对三种土再施加相同的固结应力p，那么，正 常固结和欠固结土将分别由 a和 c 点沿现场压缩曲线 至d点固结稳定，而超固结土：则由b’点沿观场再压 缩曲线至d点固结稳定。显然，三者的压缩量是不同 的，其中欠固结土最大，超固结土最小，而正常固 结土则介于两者之间。 这个问题用 e~p 曲线法是无法考虑，只有采用 e~logp曲线法才能解决。
地基沉降的组成
在荷载作用下，地基土体发生变形，地面产生沉降。按土体变形机理总沉降 S 可以分成三部 分：初始沉降Sd，固结沉降Sc从和次固结沉降Ss，可用下式表示：
S ＝Sd十Sc十Ss
初始沉降(瞬时沉降）Sd
地基加载后瞬时发生的沉降。在靠近基础边缘应力 集中部位。地基中会有剪应变产生。对于饱和或接近饱 和的粘性土，加载瞬间土中水来不及排出，在不排水和 恒体积状况下，剪应变引起的侧向变形，从而造成瞬时 沉降。土体在附加应力作用下产生的瞬时变形。
3.3地基沉降计算
地基与基础工程
Soil Mechanics and Foundation Engineering
7.4 土的压缩性与 地基沉降计算
主要内容: 主要内容
• 土的压缩性 • 地基最终沉降量 • 地基变形特征及其允许值
◆ 概 述
土具有压缩性 在荷载作用下 与荷载大小有关 地基产生沉降 ①均匀沉降 均匀沉降 沉降量） （沉降量） ②不均匀沉降 沉降差） （沉降差） 与土的压缩特性有关 的压缩特性有关 与地基土厚度有关
（1）根据建筑物的平面形状，结构特点和工程地质条件 ）根据建筑物的平面形状， 4.观测点 观测点 的设置
考虑布置观测点。 考虑布置观测点。 （2）一般设置在四周的角点、转角处、纵横墙的中点、 ）一般设置在四周的角点、转角处、纵横墙的中点、 沉降缝和新老建筑连接处。 沉降缝和新老建筑连接处。 （3）数量一般不小于 点，间距一般为 ～12米。 ）数量一般不小于6点 间距一般为6～ 米
A1256 = α i −1 p0 zi −1
s' =
∑
i=1
n
A −A p0 1234 1256 = (αi zi −αi −1zi−1) Esi E i=1 si
∑
n
s = ψ s s′ = ψ s
∑
i =1
i=n
p0 ( ziα i − zi −1α i −1 ) E si
Soil Mechanics and Foundation Engineering
7.4 土的压缩性与 地基沉降计算
主要内容: 主要内容
• 土的压缩性 • 地基最终沉降量 • 地基变形特征及其允许值
◆ 概 述
土具有压缩性 在荷载作用下 与荷载大小有关 地基产生沉降 ①均匀沉降 均匀沉降 沉降量） （沉降量） ②不均匀沉降 沉降差） （沉降差） 与土的压缩特性有关 的压缩特性有关 与地基土厚度有关
（1）根据建筑物的平面形状，结构特点和工程地质条件 ）根据建筑物的平面形状， 4.观测点 观测点 的设置
考虑布置观测点。 考虑布置观测点。 （2）一般设置在四周的角点、转角处、纵横墙的中点、 ）一般设置在四周的角点、转角处、纵横墙的中点、 沉降缝和新老建筑连接处。 沉降缝和新老建筑连接处。 （3）数量一般不小于 点，间距一般为 ～12米。 ）数量一般不小于6点 间距一般为6～ 米
A1256 = α i −1 p0 zi −1
s' =
∑
i=1
n
A −A p0 1234 1256 = (αi zi −αi −1zi−1) Esi E i=1 si
∑
n
s = ψ s s′ = ψ s
∑
i =1
i=n
p0 ( ziα i − zi −1α i −1 ) E si
土力学-第五章-土压缩性与地基沉降计算
Es
Δp Δε
Δp ΔH H
压缩模量的大小反映了土体在单向压缩的条件下 对压缩变形的抵抗能力。
土的压缩指标——压缩模量
p1
p2
ΔH
VV=e1
VV=e2
H2
Vs=1
Vs=1
H2/(1+e2)
H1 H1/(1+e1)
H1 H 2 H1 ΔH 1 e1 1 e2 1 e2
土的压缩指标——压缩模量
弹性模量的概念及应用
弹性模量： 正应力与弹性（即可恢复）正应变的比值。
弹性模量在工程中的应用： 快速或瞬时荷载作用下土体的变形计算。 如：风荷载作用下高耸结构物的倾斜；瞬时荷载作 用下饱和粘性土地基的瞬时沉降等。
弹性模量的试验测定
采用三轴仪进行三轴重复压缩试验，将得到的应
力—应变曲线上的初始切线模量Ei或再加荷模量Er
附加应力。
pi
cz(i1)
czi
2
pi
z(i1) zi
2
分层总和法的计算步骤
天然地面
p0
czi zi
确定地基沉降 计算深度。
d
基底
z 0.2 cz
沉
高压缩性土
降 计 算
多深合适
呢
z
0.1 cz
深
度
分层总和法的计算步骤
计算各分层土的压缩量。
土的压缩性及沉降史上最全面解答
深度z范围内的 附加应力面积
? ? 附加应力面积
z
z
A?
?
0
z dz
?
p0
Kdz
0
附加应力通 代入 引入平均附
式σz=K p0
加应力系数
z
? ? ?0 Kdz ? A
z
p0z
因此附加应力 面积表示为
A ? ? p0 z
因此
s??
?
p0
z Es
地基沉降计算深度z1nb
zi-1
56
zi
第i层
34 △z 第n层
Pc E ci
?
(zi ?
i?
?
? z ) i ? 1 i ?1
计算深度取至 基坑底面以下
5m，当基坑底 面在地下水位 以下时取 10m
?沉降分析中的若干问题
1.土的回弹与再压缩
塑e a
性
压缩曲线
变
弹形 d
再压缩曲线
性
b
变
形
b?
回弹曲线
c
p
2.地基沉降的三个组成部分
s ? sd ? sc ? ss
1.地基的最终沉降量 ：是指地基在建筑
物等其它荷载作用下， 地基变形稳定后的 基础底面的沉降量。
最终沉降量
沉降与时间的关系
2.地基沉降的原因：
土的压缩性和地基沉降计算
3.1.3.2 变形模量
p1-比例界限荷载， ω －沉降系数，对刚性 承压板应取ω ＝0.88 （方形压板）或0.79 （圆形压板）； b－承压板的边长或直径 s1－与所取定的比列界 限p1相对应的沉降。
4.1.3.3 变形模量和压缩模量关系
一、 区别 试验条件不同：土的变形模量E0 是土体在无侧限条件下的应力与应变 的比值；而土的压缩模量Es是土体在 完全侧限条件下的应力与应变的比值。 二、联系 二者同为土的压缩性指标，在理 论上是完全可以相互换算的。由材料 力学理论，推导出土的变形模量与压 缩模量的关系：
4.单向压缩分层总和法计算步骤
1.绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲 线 2.确定地基沉降计算深度 3.确定沉降计算深度范围内的分层界面 4.计算各分层沉降量 5.计算基础最终沉降量
通过载荷试验可测定地基变形模量， 地基承载力以及研究土的湿陷性等。
承压板面积： 0.25-0.5
反力装置
加荷稳定装置
观测装置
承压板面积： 0.25-0.5
密实砂土、较坚硬的粘性 土等低压缩性土。
急进破坏的“陡降型”
松砂、软粘性土等高压缩 性土。
渐进性破坏的“缓变 型”
载荷试验是一种地基土的原位测 试方法，可用于测定承压板下应力主 要影响范围内岩土的承载力和变形特 性。载荷试验可分为浅层平板载荷试 验、深层平板载荷试验和螺旋板载荷 试验三种。浅层平板载荷试验适用于 浅层地基土；深层平板载荷试验适用 于埋深大于3m和地下水位以上的地基 土；螺旋板载荷试验适用于深层地基 土或地下水位以下的地基土。
沉降观测规范
沉降观测
1一般规定
1.1建筑沉降观测可根据需要，分别或组合测定建筑场地沉降、基坑回弹、地基土分层沉降以及基础和上部结构沉降。对于深基础建筑或高层、超高层建筑，沉降观测应从基础施工时开始。
1.2各类沉降观测的级别和精度要求，应视工程的规模、性质及沉降量的大小速度确定。
1.3布置沉降观测点时，应结合建筑结构、形状和场地工程地质条件，并应顾及施工和建成后的使用方便。同时，点位应易于保存，标志应稳固美观。
1.4各类沉降观测应根据剧本规范第9.1节的规定及时提交相应的阶段性成果和综合成果。
2建筑场地沉降观测
2.1建筑场地沉降观测应分别测定建筑相邻影响范围之内的相邻地基沉降与建筑相邻影响范围之外的场地地面沉降。
2.2建筑场地沉降点位的选择应符合下列规定：
1相邻地基沉降观测点可选在建筑纵横轴线或边线的延长线上，亦可选在通过建筑重心的轴线延长线上。其点位间距应视基础类型、荷载大小及地质条件，与设计人员共同确定或征求设计人员意见后确定。点位可在建筑基础深度1.5~2.0倍的距离范围内，由墙外向外由密到疏布设，但距基础最远的观测点应设置在沉降量为零的沉降临界点以外；
2场地地面沉降观测点应在相邻地基沉降观测点布设线路之外的地面上
均匀布设。根据地质地形条件，可选择使用平行轴线方格网法、沿建筑物四角
辐射网法或散点法布设。
2.3建筑场地沉降点标志的类型及埋设应符合下列规定：
1相邻地基沉降观测点标志可分为用于监测安全的浅埋标和用于结合科研的深埋标两种。浅埋标可采用普通水准标石或用于直径25cm的水泥管现场浇灌，埋深宜为广2m,并使标石底部埋在冰冻线以下。深埋标可采用内管外加保护管的标石形式，埋深应与建筑基础深度相适应，标石顶部须埋入地面下20~30cm,并砌筑带盖的窖井加以保护；
路基沉降动态设计与计算
路基沉降动态设计与计算
路基沉降动态设计与计算目的
●优化地基处理方案和设计参数 ●保证路堤施工质量 ●保证路基工后沉降满足控制标准
最终沉降量常用计算方法
● 沉降计算公式 ● 塑料排水板（砂井）联合堆载预压主固结沉降 塑料排水板（砂井） 塑料排水板+ ● 塑料排水板+真空联合堆载预压主固结沉降 复合地基（水泥搅拌桩、CFG桩 ● 复合地基（水泥搅拌桩、CFG桩）沉降计算方法
2003-3-20 2003-4-19 2003-5-19 2003-6-18 2003-7-18 2003-8-17 2003-9-16 2003-10-16 200 150 100 50 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 沉降速率 填土荷载 2003-3-20 2003-4-19 2003-5-19 2003-6-18 2003-7-18 2003-8-17 2003-9-16 2003-10-16 160 120 80 40 0.0 -2.0 -4.0 -6.0 -8.0 -10.0 -12.0 沉降速率 填土荷载
塑料排水板（砂井） 塑料排水板（砂井）联合堆载 预压主固结沉降
塑料排水板加固区平均固结度
U rz = 1 − 8
π2
e −βrz t
式中
β rz = β r + β z
F = ln(n) −
βr =
路基沉降动态设计与计算目的
●优化地基处理方案和设计参数 ●保证路堤施工质量 ●保证路基工后沉降满足控制标准
最终沉降量常用计算方法
● 沉降计算公式 ● 塑料排水板（砂井）联合堆载预压主固结沉降 塑料排水板（砂井） 塑料排水板+ ● 塑料排水板+真空联合堆载预压主固结沉降 复合地基（水泥搅拌桩、CFG桩 ● 复合地基（水泥搅拌桩、CFG桩）沉降计算方法
2003-3-20 2003-4-19 2003-5-19 2003-6-18 2003-7-18 2003-8-17 2003-9-16 2003-10-16 200 150 100 50 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 沉降速率 填土荷载 2003-3-20 2003-4-19 2003-5-19 2003-6-18 2003-7-18 2003-8-17 2003-9-16 2003-10-16 160 120 80 40 0.0 -2.0 -4.0 -6.0 -8.0 -10.0 -12.0 沉降速率 填土荷载
塑料排水板（砂井） 塑料排水板（砂井）联合堆载 预压主固结沉降
塑料排水板加固区平均固结度
U rz = 1 − 8
π2
e −βrz t
式中
β rz = β r + β z
F = ln(n) −
βr =
第5章 地基沉降计算
四、矩形荷载下的地基表面沉降统一表达式
五、刚性基础的倾斜计算
返回
一、集中力作用下的地基表面沉降
P 1 2 s wx, y,0 26) (5 r E0
返回
二、局部荷载下的地基表面沉降
1 2 s x, y,0 E0
x y
粘土层压缩试验资料
p(kpa) e
0 0.852 50 0.758 100 0.711 200 0.651 400 0.635
解
(1)填土压力：
p0=γh=18×3.5=63kPa
粘土层自重应力平均值（以粘土层中部为计算点）：
p1=σc=Σγihi=18×1+(18-10)×2+(20-10)×2=54kPa
返回
比萨斜塔
塔身倾斜度达6°
浙江永嘉县两栋居民楼由于相距甚近，造成 相互倾斜各达38~39cm，后侧楼顶已相接触
房屋倾斜
房屋倒塌
路基滑坡
某教工住宅楼因室外地面下沉导致楼梯入口拉裂
返回
§5.2 地基最终沉降量计算
一、按分层总和法计算
二、按规范方法计算
三、三种特殊情况下的地基沉降计算
四、考虑应力历史影响的地基沉降计算
次固结沉降ss 次固结沉降是指在孔隙水压力已消散、有效应力基本 不变之后仍随时间而缓慢增长的沉降。次固结沉降的速率 与孔隙水排出的速率无关，而主要取决于土骨架本身的蠕 变性质。 一般情况下次固结沉降很小，但对软土深厚，尤其是
五、刚性基础的倾斜计算
返回
一、集中力作用下的地基表面沉降
P 1 2 s wx, y,0 26) (5 r E0
返回
二、局部荷载下的地基表面沉降
1 2 s x, y,0 E0
x y
粘土层压缩试验资料
p(kpa) e
0 0.852 50 0.758 100 0.711 200 0.651 400 0.635
解
(1)填土压力：
p0=γh=18×3.5=63kPa
粘土层自重应力平均值（以粘土层中部为计算点）：
p1=σc=Σγihi=18×1+(18-10)×2+(20-10)×2=54kPa
返回
比萨斜塔
塔身倾斜度达6°
浙江永嘉县两栋居民楼由于相距甚近，造成 相互倾斜各达38~39cm，后侧楼顶已相接触
房屋倾斜
房屋倒塌
路基滑坡
某教工住宅楼因室外地面下沉导致楼梯入口拉裂
返回
§5.2 地基最终沉降量计算
一、按分层总和法计算
二、按规范方法计算
三、三种特殊情况下的地基沉降计算
四、考虑应力历史影响的地基沉降计算
次固结沉降ss 次固结沉降是指在孔隙水压力已消散、有效应力基本 不变之后仍随时间而缓慢增长的沉降。次固结沉降的速率 与孔隙水排出的速率无关，而主要取决于土骨架本身的蠕 变性质。 一般情况下次固结沉降很小，但对软土深厚，尤其是
高层3.天然地基承载力和沉降
进行深度和宽度修正： 进行深度和宽度修正：
fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)
fa ：深宽修正后的承载力特征值（设计值） 深宽修正后的承载力特征值（设计值） fak ：承载力特征值（标准值） 承载力特征值（标准值）
ηb、ηd ：宽度和深度修正系数 γ ：基底下土的重度，地下水位以下取浮重度 基底下土的重度，
s （3） 采用压缩模量计算，可改写成： = ∑ ） 采用压缩模量计算，可改写成：
i =1 n
∆pi Hi E si
式中 Esi——第i层土的压缩模量； 第 层土的压缩模量； 层土的压缩模量 （4）采用体积压缩系数计算，还可以改写为： ）采用体积压缩系数计算，还可以改写为：
s = ∑ mvi ∆pi H i
σ 0 i + σ 0( i −1)
2
（即p1i）从土的
压缩曲线上得到的相应土体孔隙比。 压缩曲线上得到的相应土体孔隙比。
σ 0i 和 σ 0( i −1) ——第i层土底面处和顶面处自重应力； 层土底面处和顶面处自重应力； 第 层土底面处和顶面处自重应力
e2i ——根据第 层土的自重应力平均值 根据第i层土的自重应力平均值 根据第 均值
s = ∑ ∆si = ∑ ε i H i
i =1 i =1 n n
层土的压缩量； 式中 △si——第i层土的压缩量； 第 层土的压缩量 εi——第i层土的侧限压缩应变； 层土的侧限压缩应变； 第 层土的侧限压缩应变 Hi——第i层土的厚度 层土的厚度; 第 层土的厚度 n ——地基沉降计算深度（压缩层厚度）范围内所划分的土层数 地基沉降计算深度（ 地基沉降计算深度 压缩层厚度）
沉降量计算方法
下面计算沉降量的方法是《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）所推荐的，简称《规范》推荐法，有时也叫应力面积法。
（一）计算原理
应力面积法一般按地基土的天然分层面划分计算土层，引入土层平均附加应力的概念，通过平均附加应力系数，将基底中心以下地基中z i-1-z i深度范围的附加应力按等面积原则化为相同深度范围内矩形分布时的分布应力大小，再按矩形分布应力情况计算土层的压缩量，各土层压缩量的总和即为地基的计算沉降量。理论上基础的平均沉降量可表示为
式中：S--地基最终沉降量（mm）；
n--地基压缩层（即受压层）范围内所划分的土层数；
p
--基础底面处的附加压力（kPa）；
E
si
--基础底面下第i层土的压缩模量（MPa）；
z
i
、z i-1--分别为基础底面至第i层和第i-1层底面的距离（m）；
α
i
、αi-1--分别为基础底面计算点至第i层和第i-1层底面范围内平均附
加应力系数，可查表4-1。
表4-1 矩形面积上均布荷载作用下，通过中心点竖线上的平均附加应力系数α
z/ B
L/B
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
2.0 2.4 2.8
3.2 3.6
4.0
5.0 >10
0. 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4
0. 5 0. 6 1.00
0.99
7
0.98
7
0.96
7
0.93
6
0.90
0.85
8
1.00
0.99
8
0.99
0.97
3
0.94
7
0.91
5
0.87
8
1.00
0.99
8
0.99
1
0.97
6
0.95
3
0.92
4
0.89
1.00
0.99
8
0.99
2
0.97
8
0.95
6
0.92
9
室内PM_(2.5)沉降的研究与控制
关 键 词 室 内 ＰＭ 。 沉 降 规律 沉 降模 型 ＤＯＩ：１０．１５９８５／ｊ．ｃｎｋｉ．１ＯＯ１—３８６５．２０１６．０４．０１５
Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２． ５ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｙＵ Ｄａｎ，Ｌ Ｒａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｘｕｅ，ＬＩＵ Ｚｉｑｉ．（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍ ｅｎｔ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １Ｏ００４４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔ ｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ｓ ｗ ａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｂｕｒｎｉｎｇ ｓｍ ｏｋｅ ａｓ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ．Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｗａｓ ｄｙｎａｍ ｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ，ｂａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ｄａｔａ，ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉ— ｔｉｏｎ ｒｕｌｅｓ ａｎｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍ ｏｄｅｌ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｗ ｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ＳＯＵｒＣｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｔｈｅ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｉｍ ｅ．Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｍ ｏｋｅ ａｍ ｏｕｎｔ，ｔｈｅ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗ ｈｉｌｅ ｔｈｅ ｌｏｎｇｅｒ ｔｉｍ ｅ ｗ ａｓ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｆｏｒ ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ ｔＯ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｖａｌｕｅ ｏｆ ＰＭ ｚ ５．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｍ ａｓｓ ｂａｌａｎｃｅ ｍｏｄｅｌ。ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｕｎｄｅｒ ｓｅａｌｅｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍ ｅｎｔ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉ ｓｏｎ，ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｓｅｔｔｌｅｍ ｅｎｔ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｗａｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍ ｏｄｅｌ，ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍ ｏｄｅ１ ｗａｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｗ ｉｎｄｏｗ ｓ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｅｏｎｔｒｏｌ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａ１ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｃｏｎｔｒｏ１．
Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２． ５ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｙＵ Ｄａｎ，Ｌ Ｒａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｘｕｅ，ＬＩＵ Ｚｉｑｉ．（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍ ｅｎｔ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １Ｏ００４４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔ ｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ｓ ｗ ａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｂｕｒｎｉｎｇ ｓｍ ｏｋｅ ａｓ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ．Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｗａｓ ｄｙｎａｍ ｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ，ｂａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ｄａｔａ，ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉ— ｔｉｏｎ ｒｕｌｅｓ ａｎｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍ ｏｄｅｌ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｗ ｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ＳＯＵｒＣｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｔｈｅ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｉｍ ｅ．Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｍ ｏｋｅ ａｍ ｏｕｎｔ，ｔｈｅ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗ ｈｉｌｅ ｔｈｅ ｌｏｎｇｅｒ ｔｉｍ ｅ ｗ ａｓ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｆｏｒ ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ ｔＯ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｖａｌｕｅ ｏｆ ＰＭ ｚ ５．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｍ ａｓｓ ｂａｌａｎｃｅ ｍｏｄｅｌ。ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｕｎｄｅｒ ｓｅａｌｅｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍ ｅｎｔ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉ ｓｏｎ，ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｓｅｔｔｌｅｍ ｅｎｔ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｗａｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍ ｏｄｅｌ，ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍ ｏｄｅ１ ｗａｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｗ ｉｎｄｏｗ ｓ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｅｏｎｔｒｏｌ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａ１ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｉｎｄｏｏｒ ＰＭ ２ ５ ｃｏｎｔｒｏ１．
第四章土的压缩与固结
4.3侧限状态下地基土的压缩变形计算
s e 2 e1 (1 e1 ) h1
e1 e 2 S H 1 e1
e1 e 2 av p 2 p1
a v /(p2 p1 ) S H 1 e1
ΔpH s Es
av s ΔpH 1 e1
s m v ΔpH
一、概述 粘土的应力历史不同，压缩性不 同；
一般情况下，室内的压缩曲线已 经不能代表地基中现场压缩曲线， 它的起始段实际上已是一条再压 缩曲线。因此，必须对室内单向 固结试验得到的压缩曲线进行修 正，利用室内e～lgp曲线可以推 出现场压缩曲线，同时能考虑应 力历史的影响，
现在地表 早期地表 h hp 早期地表 现在地表 hp 现在地表 早期地表
σ si σ si σ s i 1 2
e1i
σ zi σ
170
zi
σ zi σ z i 1 2
p2i σsi σ zi
e 2i
0.935 136 153 0.915 82 0.895 50 0.885 32 109 66 41
208 203 188 191
0.87 0.87 0.875 0.873
基础的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响 上部建筑物的正常使用，甚至会危及建筑物的安全。
事故的原因是：设计时未对谷仓地基承载力进行 调查研究，而采用了邻近建筑地基 352kPa 的承载力
沉降量和压实度关系
压实度 88.9 90.2 92.6 95.1 96.7
压实度 90.6 91.0 93.8 96.7 97.1
压实度 90.1 90.5 93.4 96.7 96.3
压实度增长量 0
1.3 2.4 2.5 1.6
压实度增长量 0
0.4 2.8 2.9 0.4
压实度增长量 0
0.4 2.9 3.3 -0.4
碾压遍数 1 2 3 4 5
碾压遍数 1 2 3 4 5
碾压遍数 1 2 3 4 5
碾压遍数 1 2 3 4 5
沉降量 0.024 0.032 0.045 0.048 0.049
沉降量 0.033 0.041 0.047 0.053 0.052
沉降量 0.028 0.035 0.042 0.047 0.05
沉降量 0.029 0.042 0.047 0.052 0.051
沉降量 0.023 0.034 0.04 0.045 0.049
相对沉降量 0
0.012 0.012 0.006 0.004 点号：4# 相对沉降量
0 0.013 0.005 0.005 -0.001 点号：7# 相对沉降量
0 0.011 0.006 0.005 0.004 点号：12#
0 0.008 0.003 0.002 -0.001
点号：14#
压实度 88.5 91.8 93.4 95.5 95.9
5.颗粒的沉降
部为圆筒形、下部为圆锥形；含尘气体从圆筒上侧的矩形进气管以切线方向进入，
折而向上，成为内层的上旋的气流，称为气芯，然后从顶部的中央排气管排出。
气体中所夹带的尘粒在随气流旋转的过程中，由于密度较大，受离心力的作用逐 渐沉降到器壁，碰到器壁后落下，滑向出灰口。 旋风分离器的构造简单，没有运动部件（设备不动，离心力是由切线进入的 气流产生旋转运动造成的），操作不受温度、压强的限制。一般其分离因数
du 开始瞬间， u 0 ， d 最大，颗粒作加速运动。
5.2.2 静止流体中颗粒的自由沉降
（2）沉降的等速阶段
Fd , 到某一数值 u 时，式（ 5-16 ）右边等于零，此 随 u ， t du 0 ，颗粒将以恒定不变的速度 u t 维持下降。此 u t 称为颗粒的沉 时 d 降速度或造端速度。对小颗粒，沉降的加速段很短，加速度所经历的距
5.3.1重力沉降设备
（1）降尘室
停留时间 ： 沉降时间 ：
r
t
AH qV
H ut
AH H 所以： q u V t
r t ，至少 r t
（降尘室的设计原理）
5.3.1重力沉降设备
qV Aut
qV ，一般 u 应<1 m / s ，实 BH 际上为避免已沉下的尘粒重新被扬起， u 往往取更低 u 0.5m / s 。降尘室一般用
2.5时间与沉降的关系
——固结系数的确定方法。 三、利用实际沉降观测曲线估算地基最终沉降量
1渗透固结模型
太沙基（Terzaghi，K.，1925）为研究土的固结问 题提出了一维渗透模型。 1．试验装置——
带有测压管并装满水的圆筒
带孔活塞
σ
带孔的活塞板
△h
弹簧
水
2.模拟情况
弹簧
测压管 ➢ 弹簧模拟土骨架所承受的
压力，即有效应力σ ’
q
q z
dz dxdydz dt
q z
dxdydzdt
而孔隙体积随时间的变化为
Vv e dxdydzdt 1 e dxdydzdt
t t 1 e
1 e t
据渗流连续条件，同一时段从微分体中挤出的水 量必须等于微分体孔隙体积的变化，即
q dxdydzdt 1 e dxdydzdt
z
1 e t
2）根据达西定律：
q ki 1 k u
w z
q a u z 1 e t
q 1 e z 1 e t
负号表示渗透水流方 向与z的方向相反。
k 2u a u
w z 2 1 e t
3）根据微分体的变形条件，由压缩定律
de ad
e a
t
t
4)根据有效应力原理：若固结过程中施加于土体上 的外荷不变，则土体中的总应力也不变，故
1渗透固结模型
太沙基（Terzaghi，K.，1925）为研究土的固结问 题提出了一维渗透模型。 1．试验装置——
带有测压管并装满水的圆筒
带孔活塞
σ
带孔的活塞板
△h
弹簧
水
2.模拟情况
弹簧
测压管 ➢ 弹簧模拟土骨架所承受的
压力，即有效应力σ ’
q
q z
dz dxdydz dt
q z
dxdydzdt
而孔隙体积随时间的变化为
Vv e dxdydzdt 1 e dxdydzdt
t t 1 e
1 e t
据渗流连续条件，同一时段从微分体中挤出的水 量必须等于微分体孔隙体积的变化，即
q dxdydzdt 1 e dxdydzdt
z
1 e t
2）根据达西定律：
q ki 1 k u
w z
q a u z 1 e t
q 1 e z 1 e t
负号表示渗透水流方 向与z的方向相反。
k 2u a u
w z 2 1 e t
3）根据微分体的变形条件，由压缩定律
de ad
e a
t
t
4)根据有效应力原理：若固结过程中施加于土体上 的外荷不变，则土体中的总应力也不变，故
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
饱和黏性土的一维渗流固结理论
一、饱和土的渗流固结模型
（一）单层渗流固结模型 （二）多层渗流固结模型
二、太沙基一维渗流固结理论
——基本假定；微分方程建立、求解（理解）； ——固结度计算（重点）； ——地基沉降与时间关系的计算（应用）；
——固结系数的确定方法。 三、利用实际沉降观测曲线估算地基最终沉降量
求解思路： 有效应力原理 总应力已知 超静孔隙水压力的时空分布
主固结：指土体因超静孔隙水压力逐渐消散而引起的 渗透压缩过程。固结过程的快慢取决于土中超静孔隙水 压力消散的速率，也即孔隙水从土中排出的速率，因此 固结与土层的渗透性密切相关。
次固结：指在超静孔隙水压力完全消散后，有效应力 基本稳定的条件下，由土颗粒的位移、旋转、重新排列 等引起的缓慢变形（蠕变）。 工程上主次固结常以超静孔隙水压力u=0为分界点。
u1 u 2 u3 u 4 p
而有效应力
2 3 4 0 1
3）随着加荷时间的增加，模型容器中的水将随时间而由下 向上通过活塞板的小孔逐渐排出，随之各测压管中的水位相 继下降。
t1 σz h
对于上层水来说， p 由于其渗透路径短， 容易渗出，所以超静 σz 带孔活塞 水压力下降较快； 下层则下降较慢。 水
有效应力：
σz
t=∞
4）随着时间的延长，测压管中的水位又都恢复 到与静水位齐平。此时容器中的水不再向外排出， 弹簧也因之受力稳定，承担了全部外荷，相应于 各点的超静水压力已全部消散，荷载强度完全转 化为土中的有效应力，即
u1 u 2 u 3 u 4 0
2 3 4 p 1
1渗透固结模型
太沙基（Terzaghi，K.，1925）为研究土的固结问 1．试验装置—— 题提出了一维渗透模型。
带孔活塞 水 弹簧 容器 测压管 σ
△h
带有测压管并装满水的圆筒 带孔的活塞板 弹簧 2.模拟情况 弹簧模拟土骨架所承受的 压力，即有效应力σ´’ 筒中的水模拟孔隙水, u表 示外荷引起的超静水压力 ，即孔隙水压力。 小孔模拟土孔隙
H σ´ t=t1 u 弹簧 容器
t2
t=∞
测 压 管
在水排出的同时，弹簧相应受压变形，承担部分 外荷，此时各点的。 u p 孔隙水压力：
u1 u2 u3 u4 p
p t1 σz 带孔活塞 水 H σ´ u 1 2 3 4 t=t1 弹簧 容器 测 压 管 h t2
实际饱和土层中的超静孔隙水压力
一维渗流固结理论的研究目的：超静孔隙水压力的时空分布 即：u = f (z，t) p
饱和压缩层
H
u z ,t
z ,t u z ,t
z ,t
不透水岩层
σz=p
z
t0
u=p
z
z
0t
z=0: u=0
t
0 z H:
z
0 z H:
z=H: uz
e
主固结
e1
u=0 A
次固结
斜率Cα
t100
lgt
2.5.1 饱和粘性土的一维的固结理论
1-D Consolidation Theory of Saturated Cohesive Soil
•工程实践对地基变形的研究
•（1）地基的最终沉降量； •（2）某一特定时刻（如施工期间）地基或土体的 固结变形情况，即固结与时间的关系。 •变形与时间关系的研究，对控制工程的施工过程 以及采取相应的措施，保证施工质量具有非常重要 的意义。
u=0
2渗透固结微分方程的建立及其求解
上述模型建立了孔隙水压力u和有效应力互相 转化的关系。然而有效应力是难以直接确定的， 但可以通过孔隙水压力求解有效应力。 为此，太沙基(1925)通过建立渗透固结微分方 程而得到孔隙水压力u的解析解。
太沙基一维固结理论
（一）基本假定：
(1)土层均质饱和，土的体积压缩量与土的孔隙排水量相 等，土的压缩变形速率等于水的渗流速率 ——单元体的渗流连续条件； (2)土颗粒及土中水不可压缩，土的变形仅是孔隙体积压 缩的结果，且服从压缩定律，a为常数， ——单元体的变形条件； (3)水的渗流只沿竖向发生，且服从达西定律，k为常 数——单元体渗流条件。
0t
附加应力:σz=p 超静孔压: u <p 有效应力:σ’z>0
t
附加应力:σz=p 超静孔压: u =0 有效应力:σ’z=p
说明了土中一点的应力随时间的转化过程。
多层模型
p σz σz 带孔活塞 水
t1 h
t2
t=∞
H
σ´ t=t1
u
弹簧 容器
测 压 管
(a)
(b)
饱和粘土层在均布荷 载作用下的固结情况
2.5 沉降与时间的关系
Consolidation Theory of Saturated Soil
基本概念
固结：指土体在建筑物荷重或自重及其它荷载作 用下变形随时间增长，并逐渐发展直到完全稳定的 全过程。 固结是时间t的函数，在固结过程中土的变形及强 度均随时间而变化。 根据变形随时间而发展的机理不同，可分为主固 结和次固结。
以上分析可见， 一定外荷作用下，饱和土层不同深度处各点的 超静水压力不断消散、有效应力相应增长的过程， 即超静孔隙水压力向有效应力转化的过程；而且 在这一过程中，荷载强度始终等于超静孔隙水压 力与有效应力之和。 另一方面，超静孔隙水压力 u 的变化，不仅与 时间相关，而且与离排水面的距离即排水途径也 密切相关。
多层渗透模型
1）加荷前，测压管中的水位与容器中的水位相同， 即土层中的孔隙水压力等于静水压力。 2）在施加荷载强度σ的瞬间，即t=0时刻，容器中 的水尚来不及排出，弹簧未受力和引起变形，外 荷全部由孔隙水承担。各测压管中水位都升高 了 h0 p w 。这表明土层不同深度处的超静水压力 都相同，即；
模型的实践背景：大面积均布荷载 侧限应力状态
p p
饱和压缩层
σz=p
不透水岩层
结论：土骨架变形与有效应力之间存在着唯一的对应关系
土骨架变形为零
试验过程 p
h p w
土骨架变形逐渐加大
土骨架变形稳定
p
h 百度文库 h
h 0
p
t 0
附加应力:σz=p 超静孔压: u = σz=p 有效应力:σ’z=0 渗流固结过程