4·4饱和土体的渗流固结理论-太沙基一维固结理论

占总压缩量的1/400不到， 忽略不计
空气的排出
压缩量主要组成部分
水的排出
说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果
无粘性土
透水性好，水易于排出
压缩稳定很快完成
粘性土 透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间
土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程
5.2.2压缩试验与压缩定律 5.2.2.1压缩试验及压缩曲线
hi
1)地基是均匀连续各向同性的半无限空间体
2)沉降量是指基底中心o点以下土柱的总沉降量
3)地基是侧限的
4)地基只需计算分层至某一深度（因σz的扩散作用）
3、计算步骤
1)按比例绘制土层、基础剖面图
2)计算土层的竖向自重应力 画在基础中线左侧（自地面算起 ，计算点选在土层界面） 3)计算基底反力P （按3.3节的方法） 4)计算基底附加压力P0 (按3.3节的方法) 5）分层，并计算o点下相应深度
H1 (1 e1)Hs
故
Es

p H / H1

p e /(1
e1 )

1 e1 a
则
Es

1 e1 a

1 mv
故
S 1 p Es
H mv p H
5.2.3现场载荷试验判定土的压缩性（自学) “反映土体在侧向自由膨胀条件下应力与应变的相互关系”
问题：压缩模量与变形模量的区别与联系 侧限条件与侧向自由条件 理论上E0=Es
故 H1A (H1 S)A 1 e1 1 e2
压缩后 Vs2

(H1 S)A 1 e2
即
e2

e1

S (1 e1) H1
压缩曲线
（a) e-p曲线; （b) e-lgp曲线
压缩定律
tan = e1 e2 e a，adp=-de
p2 p1 p a为压缩系数（割线斜率）
加应力σz作用下，达到压缩稳定时地基表面
的沉降量。
2)计算方法：分层法和规范法
一、单向压缩分层总和法
1、 计算原理
将地基在受压层Zn范围中分为
h1,h2,h3…hn等,而后叠加。 S=S1+S2+S3…Sn
2、基本假定
si

e1i e2i 1 e1i
1.a与p1位置相关 2.a与p大小相关
5.2.2.2压缩定律
压缩系数： a=e/p=(e1-e2)/(p2-p1)
压缩系数愈大，土的压缩性愈高
5.2.2.3压缩指标及压缩性判断
1.压缩系数a： e--σ曲线
上割线的斜率。反映压缩曲线 形态的平缓或陡峭。
物理意义：表示在单位压力增量下土的孔隙比的减小。 a 愈
室内侧限压缩试验(亦称固结试验)。 金属环刀切取土样。 环 刀 内 径 通 常 有 6.18cm 和 8cm 两 种 ， 相 应 的 截 面 积 为
30cm2和50cm2，高度为2cm。
图5-1 压缩容器简图
侧限压缩试验
• 侧限压缩试验及其成果曲线 （e---p曲线）: – 试验仪器及设备：侧限压缩仪 – 试验方法：用杠杆砝码分级加载，用百分表测相应 的竖向变形并反算出孔隙比。
5.2.4土的回弹再压缩曲线与应力历史
• 土的回弹曲线和再压缩曲线(p98) • 三种曲线：压缩曲线、回弹曲线、 和再压缩曲线。
应力历史对土的压缩性的影响
先期固结压力： 天然土层在历史上所经受过的最大有效固结压力（pc）。
超固结比： 先期固结压力pc与现有自重应力p1的比值，即
OCR=pc/ p1 OCR-over consolidation ratio
– 试验成果曲线的获得： e--p曲线或e--σ曲线
试验过程和结果分析： 土样制备和装样； 分级施压，给出竖向变形与时间关系； 给出压缩变形量与荷载关系曲线；
H H1 （H1 H2 ) A V1 V2 (VS1 Vv1) (VS 2 Vv2 )
H1 H2
H1 A
先期固结压力 pc 的确定
e
A
C mB
pc
1 3 2
D
p(lg)
1. 在e-lgp曲线上，找出 曲率最大点m
2. 作水平线m1 3. 作m点切线m2 4. 作m1,m2 的角分线m3 5. m3与试验曲线的直线段
交于点B 6. B点对应于先期固结压
力 pc
5.3地基的最终变形计算 概述 1)定义：地基的最终沉降量是指地基土层在附
大，土的压缩性愈高。
• 压缩系数a并非常量，而是随σ的逐渐增大而减小。
• 工程应用：用a1-2判别土
• 的压缩性高低（P95).
a1-2<0.1MPa-1 低压缩性土 0.1MPa-1 ≤a1-2<0.5MPa-1 中压缩性土
a1-2≥0.5MPa-1 高压缩性土
2.压缩指数cc ：高压固结仪的结果用e--lgp曲线表示。 e--lgp曲线的特点：有很长的直线段。
cc是此直线段的斜率。
压缩指数
Cc

log
e1 e2 p2 log
p1

e1 e2 log( p2 / p1)
工程评价： cc愈大，土的压缩性愈高。
3.体积压缩系数及侧限压缩模量
定义体积压缩系数
mv

a 1 e1
侧限压缩模量（简称压缩模量）：
Es

p


p H / H1
而 H (e1 e2 )Hs
V1
(VS1 Vv1)
土的固体颗粒垂直变形很小，可忽略不计，可视Vv1 Vv2
则有 H e e1 e2 H1 1 e1 1 e1
e 孔隙比的变化，e e1 e2 e1 压缩前土样的孔隙比；
e2 压缩后土样的孔隙比。
压缩前 Vs1

H1 A 1 e1
第5章 土的压缩性及地基变形计算
5.1概 述
沉降分类：均匀沉降和不均匀沉降
地基变形计算的目的：保证建筑物的安全和正常使用
本章内容：
土的压缩性 地基最终沉降量 饱和土渗流固结理论
5.2 土的压缩性 5.2.1基本概念
土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性
压缩量的组成
固体颗粒的压缩 土中水的压缩
正常固结土： 先期固结压力pc等于现有的土自重应力。 OCR=1。Normally consolidated soils。
超固结土： 历史上曾经受过大于现有土自重应力的先期固结压力。 OCR>1。Overconsolidated soils。
欠固结土： 新近沉积粘性土，土中孔隙水压力仍在继续消散。 OCR<1。