土的压缩与固结讲解.ppt

那么，仓库中心点的沉降量为 第 6 节 地基沉降与时间关系 — 土的单向固 结理论 一、单向固结模型 土的单向固结模型是一个侧壁和底部均不能透 水，其内部装置着多层活塞和弹簧的充水容器 。当模型受到外界压力作用时，由弹簧承担的 应力即相当于土体骨架所承担的有效应力 σ′ ， 而由容器中的水承担的应力即相当于土体内孔 隙水所承担的孔隙水应力 u 。 【解】（ 1 ）由 l /b=10/5=210 可知，属于空间 问题，且为中心荷载，所以基底压力为 p=P/( l × b)=10000/(10 × 5) ＝ 200kPa 基底净压力为 p n =p- γd=200 -20 × 1.5 ＝ 170kPa （ 2 ）因为是均质土，且地下水位在基 底以下 2.5m 处，取分层厚度 H i =2.5m 。 （ 3 ）求各分层面的自重应力（注意： 从地面算起）并绘分布曲线见图（ a ） σ s0 = γd=20 × 1.5=30kPa σ s1 = σ s0 +γH 1 =30+20 × 2.5=80kPa σ s2 = σ s1 +γˊH 2 =80+(21-9.8) × 2.5=108kPa σ s3 = σ s2 +γˊH 3 =108+(21-9.8) × 2.5=136kPa σ s4 = σ s3 +γˊH 4 =136+(21-9.8) × 2.5=164kPa σ s5 = σ s4 +γˊH 5 =164+(21-9.8) × 2.5=192kPa （ 4 ）求各分层面的竖向附加应力并绘分布曲 线见图 (a) 。该基础为矩形，属空间问题，故 应用“角点法”求解。为此，通过中心点将基 底划分为四块相等的计算面积，每块的长度 l 1 =5m ，宽度 b 1 =2.5m 。中心点正好在四块计算 面积的公共角点上，该点下任意深度 z i 处的附 加应力为任一分块在该点引起的附加应力的 4 倍，计算结果如下表 （ 5 ）确定压缩层厚度。从计算结果可知，在 第 4 点处有 σ z4 / σ s4 ＝ 0.1950.2 ，所以，取压缩 层厚度为 10m 。 （ 6 ）计算各分层的平均自重应力和平均附加 应力。各分层的平均自重应力和平均附加应力 计算结果见下表。 （ 7 ）由图 4 － 12(b) 根据 p 1i = σ si 和 p 2i = σ si + σ zi 分别查取初始孔隙比和压缩稳定后的孔隙比， 结果列于下表。 （ 8 ）计算地基的沉降量。分别用式（ 4 － 13 ） 计算各分层的沉降量，然后累加即得 课堂自学例题 4-2 ！ 第 5 节 地基沉降计算的 e ～ lgp 曲线法 一、概述 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，以得到符合原位土体压缩性的现场 压缩曲线，由此计算得到的地基沉降才会更符合实 际。利用室内 e ～ lgp 曲线可以推出现场压缩曲线， 从而可进行更为准确的沉降计算。 二、现场压缩曲线的推求 要考虑三种不同应力历史对土层压缩性的影响，必 须先解决下列两个问题：其一是要确定该土层的前 期固结应力和现有有效固结应力，借以判别该土层 是属于正常固结、欠固结还是超固结；其二是推求 得到能够反映土体的真实压缩特性的现场压缩曲线 。这两个问题都可以借助室内压缩 e ～ lgp 曲线来解 决。 （一）室内压缩曲线的特征 （ 1 ）室内压缩曲线开始时比较平缓，随着压力 的增大明显地向下弯曲，当压力接近前期固结时， 出现曲率最大点，曲线急剧变陡，继而近乎直线向 下延伸； （ 2 ）不管试样的扰动程度如何，当压力较大时， 它们的压缩曲线都近乎直线，且大致交于 C 点，而 C 点的纵坐标约为 0.42e o ， e o 为试样的初始孔隙比 （ 3 ）扰动愈剧烈，压缩曲线愈低，曲率愈小； （ 4 ）卸荷点在再压缩曲线曲率最大的点右下侧。 （二）前期固结应力的确定 （ 1 ）在室内压缩曲线 e~lgp 曲线上，找出曲率 最大的 A 点，过 A 点作水平线 A1 ，切线 A2 以及 它们的角平分线 A3 ； （ 2 ）将压缩曲线下部的直 线段向上延伸交 A3 于 B 点， 则 B 点的横坐标即为所求的 前期固结应力。 （三）现场压缩曲线的推求 试样的前期固结应力确定之后，就可以将它与试 样原位现有固结应力比较，从而判定该土是正常 固结的、超固结的还是欠固结的。