第三章土的压缩性和地基沉降计算第三章土的压缩性和地基沉降计算工程实例Kiss基坑开挖，引起阳台裂缝高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除建筑物过长：长高比7.6:1土具有压缩性压缩性测试自重应力压缩稳定附加应力导致地基土体变形除此之外某些大城市，如墨西哥、上海等由于大量开采地下水使地下水位普遍下降从而引起整个城市的普遍下沉。这可以用地下水位下降后地层的自重应力增大来解释。当然，实际问题也是很复杂的，还涉及工程地质、水文地质方面的问题。本章需要重点掌握饱和土有效应力原理的基本概念，理解非饱和土有效应力原理，掌握土的压缩性本质及其评价指标，理解地基最终沉降量的计算方法饱和土是由固体颗粒(solidparticle)构成的骨架(skeleton)和充满其间的水组成的两相体(two-phasematerial)，受外力后由两种应力形式承担:粒间应力(forcesactingbetweenparticles):土骨架承担(withstand)，由颗粒之间的接触传递的应力。孔隙水压力(porewaterpressure)：孔隙水承担，由连通的孔隙水传递的应力。2、孔隙水压力包括两类:静孔隙水压力(porewaterpressure)静水条件和稳定渗流条件这两种情况都是水位不随时间发生变化，所以有（2）超静孔隙水压力(Theexcessporewaterpressure)由外荷载引起的超静孔隙水压力随随时间发生变化，所以有（工程应用：地基处理方法排水固结法）（二）有效应力原理要点由于孔隙水在土中一点的各方向产生的压力相等，它只能压缩土颗粒本身而不能使土颗粒产生位移，而土粒本身的压缩量是可以忽略不计的（当压力值达到600kpa时，土颗粒体积压缩5％），所以不能直接引起土体变形和强度变化的孔隙水压力又称为中性压力。非饱和土有效应力二、土的固结试验及压缩性指标（一）固结试验和压缩曲线（一）室内固结试验与压缩曲线（一）室内固结试验与压缩曲线2、压缩曲线推导3、压缩曲线1、压缩系数aa是表征土压缩性的重要指标之一压缩曲线不是直线，即使是同一种土，其压缩系数也不是常量。为了便于比较，通常采用压力段由p1=0.1MPa增加到p2=0.2Mpa时的压缩系数a1-2来评定土的压缩性。2、压缩指数CcCc与土的压缩性的关系Es与a称反比——Es愈大，α愈小，土体的压缩性愈低。2、体积压缩系数五、土的回弹再压缩曲线先期固结应力土在历史上曾受到过的最大有效应力pc现有有效应力超固结比2、应力历史对土（粉土和粘土）压缩性的影响3、应力历史对粘性土压缩性的影响4、先期固结应力的确定5、由原始压缩曲线确定土的压缩性指标利用e~lgp曲线可以推出现场压缩曲线，从而进行更为准确的沉降计算现场曲线可以很直观地反应出先期固结应力，从而清晰地考虑地基的应力历史对沉降的影响现场压缩曲线是由直线或折线组成，通过Cc或Cs两个压缩性指标即可计算，使用方便作业：P57思考题1、习题13.2地基最终沉降量的计算最终沉降量S∞：一、单一土层一维压缩问题e§3土的压缩性和地基沉降计算以公式为例1、基本假定和基本原理2、计算步骤d2、计算步骤－情况1de§3土的压缩性和地基沉降计算各种假定导致S的误差，如：①取中点下附加应力值，使S偏大;②侧限压缩使计算值偏小；③地基不均匀性导致的误差等。基底附加应力要点小结：三.地基沉降计算的若干问题1、粘土地基的沉降量计算2、砂性土地基的沉降计算3、单向分层总和法的评价①西方②可判定原状土压缩曲线③区分不同固结状态④计算结果偏大作业：P57思考题1、3、4练习题1、2重点：一维渗流固结§3土的压缩性和地基沉降计算实践背景：饱和粘性土受大面积均布荷载，地基中将产生竖向附加应力1、物理模型2、数学模型建立方程：Cv反映了土的固结性质：孔压消散的快慢－固结速度；Cv和渗透系数k成正比，和压缩系数a成反比；（cm2/s；m2/year）线性齐次抛物线型微分方程式，一般可用分离变量方法求解。给出定解条件，求解渗流固结方程，就可以解出uz,t。不透水岩层(3)微分方程的解H二、固结度的计算2、平均固结度Ut和沉降量St之间的关系3.地基沉降过程计算（1）压缩应力分布不同时2.地基沉降过程计算2)常见计算条件三、有关沉降－时间的工程问题1、求某一时刻t的固结度和沉降量2、求达到某一沉降量(固结度)所需要的时间3、根据前一阶段测定的沉降－时间曲线，推算以后的沉降－时间关系四、固结系数确定方法方法二：直接测量法§3.3饱和土体的渗流固结理论§3.3饱和土体的渗流固结理论方法四：时间对数法—经验方法五、多维渗流固结理论简介§3土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性测试方法作业