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1、第第5 5章章土的压缩性和固结理论土的压缩性和固结理论压缩与固结 本章提要本章提要 本章特点本章特点 学习难点学习难点第第5 5章章 土的压缩性和固结理论土的压缩性和固结理论 土的压缩性土的压缩性 -测试方法和指标测试方法和指标 地基的最终沉降量地基的最终沉降量-分层总合法分层总合法 地基的沉降过程地基的沉降过程-饱和土渗流固结理论饱和土渗流固结理论 有一些较严格的理论有一些较严格的理论 有较多经验性假设和公式有较多经验性假设和公式 应力历史及先期固结压力应力历史及先期固结压力 不同条件下的总沉降量计算不同条件下的总沉降量计算 渗流固结理论及参数渗流固结理论及参数压缩与固结土的压缩变形问题土的
2、压缩变形问题土的压缩性和固结理论土的压缩性和固结理论试验方法试验方法压缩性指标压缩性指标沉降过程沉降过程F土的压缩性测试方法土的压缩性测试方法F一维压缩性及其指标一维压缩性及其指标F饱和土体的渗流固结理论饱和土体的渗流固结理论压缩与固结5.1 5.1 概述概述 5.2 5.2 固结试验和土的压缩性指标固结试验和土的压缩性指标5.3 5.3 土的变形模量与弹性模量土的变形模量与弹性模量5.4 5.4 应力历史对土的压缩性影响应力历史对土的压缩性影响5.5 5.5 饱和土的单向固结理论饱和土的单向固结理论第第5 5章章 土的压缩性和固结理论土的压缩性和固结理论压缩与固结工工 程程 实实 例例基坑开
3、挖，引起阳台裂缝基坑开挖，引起阳台裂缝 5.1 概述概述 压缩与固结新新建建筑筑引引起起原原有有建建筑筑物物开开裂裂 5.1 概述概述 压缩与固结工工 程程 实实 例例建建筑筑物物立立面面高高差差过过大大 5.1 概述概述 压缩与固结47m3915019419917587沉降曲线沉降曲线(mm)工工 程程 实实 例例建筑物过长：长高比建筑物过长：长高比7.6:17.6:1 5.1 概述概述 压缩与固结F压缩性压缩性测试测试F最终沉最终沉降量降量F沉降沉降速率速率4.2 土的压缩性测试土的压缩性测试方法方法4.3 一维压缩性及一维压缩性及其指标其指标一维压缩：基本方法一维压缩：基本方法 复杂条件
4、：修正复杂条件：修正 一维固结一维固结 三维固结三维固结室内：三轴压缩室内：三轴压缩 侧限压缩侧限压缩室外：荷载试验室外：荷载试验 旁压试验旁压试验4.4 地基的最终沉降地基的最终沉降量计算量计算4.5 饱和土体的渗流饱和土体的渗流固结理论固结理论F 主线、重点：一维问题！主线、重点：一维问题！ 5.1 概述概述 压缩与固结5.1 5.1 概述概述 5.2 5.2 固结试验和土的压缩性指标固结试验和土的压缩性指标5.3 5.3 土的变形模量与弹性模量土的变形模量与弹性模量5.4 5.4 应力历史对土的压缩性影响应力历史对土的压缩性影响5.5 5.5 饱和土的单向固结理论饱和土的单向固结理论第第
5、5 5章章 土的压缩性和固结理论土的压缩性和固结理论压缩与固结土的本构模型土的本构模型1E1-3f 11-3 1121-3 11234线弹性线弹性- -理想塑性理想塑性非线性弹性非线性弹性弹塑性弹塑性压缩与固结特殊应力状态一维问题一维问题侧限压缩试验侧限压缩试验轴对称问题轴对称问题常规三轴试验常规三轴试验变形特性测试方法变形特性测试方法一般应力状态理论拓展、经验积累理论拓展、经验积累室内试验室内试验旁压试验旁压试验原状土原状土荷载试验荷载试验室外试验室外试验试验目的：试验目的：变形、强度特性变形、强度特性静力触探试验静力触探试验标准贯入试验标准贯入试验5.2 固结试验和土的压缩性指标固结试验和
6、土的压缩性指标压缩与固结F 固结容器：固结容器：环刀环刀、护环护环、导环导环、透水透水石石、加压上盖加压上盖和量表架等和量表架等F 加压设备：加压设备：杠杆比例杠杆比例1:101:10F 变形测量设备变形测量设备侧限压缩（固结）仪侧限压缩（固结）仪支架支架加加压压设设备备固结容器固结容器变形测量变形测量5.2 固结试验和土的压缩性指标固结试验和土的压缩性指标压缩与固结固固 结结 仪仪 5.2 固结试验和土的压缩性指标固结试验和土的压缩性指标压缩与固结施加荷载，静置至施加荷载，静置至变形稳定变形稳定逐级加大荷载逐级加大荷载百分表百分表加压上盖加压上盖试样试样透水石透水石护环护环环刀环刀压缩压缩容
7、器容器n 侧限压缩试验侧限压缩试验P1s1e1e0pte stn 测定：测定： 轴向压缩应力轴向压缩应力 轴向压缩变形轴向压缩变形P2s2e2P3s3e35.2 固结试验和土的压缩性指标固结试验和土的压缩性指标压缩与固结室内固结试验动画模拟室内固结试验动画模拟5.2 固结试验和土的压缩性指标固结试验和土的压缩性指标压缩与固结侧限压缩试验侧限压缩试验百分表百分表试样试样环刀环刀P1S1e1e0pte stP2S2e2P3S3e3n 已知：已知： 试样初始高度试样初始高度H H0 0 试样初始孔隙比试样初始孔隙比e e0 0n 试验结果：试验结果：每级压力每级压力p p作用下，作用下，试样的压缩变
8、形试样的压缩变形S S 5.2.1 固结试验和压缩曲线固结试验和压缩曲线压缩与固结1e0e孔隙孔隙固体固体颗粒颗粒H0Se侧限压缩试验侧限压缩试验由三相草图：由三相草图：可得到可得到e-p关系关系 5.2.1 固结试验和压缩曲线固结试验和压缩曲线压缩与固结e-pe-p曲线曲线ep0100200 3000.60.70.80.91.0e ep(kPa)F不同土的压缩系数不同，不同土的压缩系数不同，a越大，土的压缩性越大越大，土的压缩性越大F同种土的压缩系数同种土的压缩系数a不是不是常数，与应力常数，与应力p有关有关F通常用通常用a1-2即应力范围为即应力范围为100-200 kPa的的a值对不值对
9、不同土的压缩性进行比较同土的压缩性进行比较1. 压缩系数压缩系数KPa-1，MPa-1 5.2.2 侧限压缩性指标侧限压缩性指标压缩与固结e-p曲线曲线压缩系数压缩系数a土的类别土的类别a1-2 (MPa-1)高压缩性土高压缩性土0.5中压缩性土中压缩性土0.1-0.5低压缩性土低压缩性土0.1压缩系数压缩系数a1-2常用作常用作比较土的压缩性大小比较土的压缩性大小压缩系数：压缩系数：0100200 3000.60.70.80.91.0e epep(kPa) 5.2.2 侧限压缩性指标侧限压缩性指标1. 压缩系数压缩系数压缩与固结10010000.60.70.80.9eC Cc c1 11 1
10、C Ce ep(kPa，lg)Cc0.4 高压缩性土高压缩性土Ce 回弹指数回弹指数 （再压缩指数）（再压缩指数）Ce Cc，一般一般Ce0.1-0.2Cc 特点特点：在压力较大部分，接近在压力较大部分，接近直线段直线段 指标：指标：反映了土的应力历史反映了土的应力历史压缩指数压缩指数 5.2.2 侧限压缩性指标侧限压缩性指标2. 压缩指数压缩指数压缩与固结压缩系数压缩系数侧限压缩模量侧限压缩模量4. 体积压缩系数体积压缩系数压缩指标间的关系压缩指标间的关系1e0e孔隙孔隙固体固体颗粒颗粒e 5.2.2 侧限压缩性指标侧限压缩性指标3. 压缩模量压缩模量压缩与固结指标指标名称名称定义定义曲线曲
11、线Es侧限压缩模量侧限压缩模量 p/ -p曲线曲线mv体积压缩系数体积压缩系数/ pa压缩系数压缩系数- e/ pe-p曲线曲线Cc压缩指数压缩指数- e/ (lgp)e-lg(p)曲线曲线Ce回弹指数回弹指数- e/ (lgp)侧限压缩试验指标汇总侧限压缩试验指标汇总压缩与固结单向压缩试验的各种参数的关系单向压缩试验的各种参数的关系指标指标指标指标amvEsa1mv(1+e0)(1+e0)/Esmva/(1+e0)11/EsEs(1+e0)/a1/mv1压缩与固结e e特点特点2 2：起始状态不同，但压缩曲起始状态不同，但压缩曲线最终趋近于同一条线最终趋近于同一条直线直线e - lg 曲线曲
12、线 5.2.3 土的回弹与再压缩土的回弹与再压缩压缩与固结0.1 1 10 p(100kPa)1.00.80.60.4ee00.42e0扰动增加扰动增加原状样原状样重塑样重塑样e - lgp 曲线曲线特点特点3 3：扰动越小，压缩曲线扰动越小，压缩曲线越接近于直线越接近于直线推断：原状土的原位压缩曲线为直线推断：原状土的原位压缩曲线为直线 原状土的原位再压缩曲线也是直线原状土的原位再压缩曲线也是直线 5.2.3 土的回弹与再压缩土的回弹与再压缩压缩与固结e ee-e-曲线缺点：曲线缺点：不能反映土的应力历史不能反映土的应力历史 5.2.3 土的回弹与再压缩土的回弹与再压缩压缩与固结e eab
13、上覆土沉积上覆土沉积bb 取样取样bcd 室内试验室内试验历史上无卸载：历史上无卸载：历史上有卸载：历史上有卸载：af 上覆土沉积上覆土沉积ff 剥蚀剥蚀ff 取样取样fgh 室内试验室内试验 s s= = z z p p= = z zzz应力历史如何衡量？应力历史如何衡量？ 5.2.5 土的回弹与再压缩曲线土的回弹与再压缩曲线5.2.3 土的回弹与再压缩土的回弹与再压缩压缩与固结 5.3 土的变形模量与弹性模量土的变形模量与弹性模量土体在无侧限条件下的竖向应力增量与相应竖向土体在无侧限条件下的竖向应力增量与相应竖向应变增量之比：应变增量之比：变形模量与弹性力学中材料的杨氏模量E的定义相同，但
14、与试验条件、排水条件密切相关。5.3.1 土的变形模量土的变形模量压缩与固结常规三轴与侧限压缩试验常规三轴与侧限压缩试验5.3.4 变形模量变形模量 E0 与侧限压缩模量与侧限压缩模量 Es的的关系关系则则:E0 p0：超固结土超固结土pc1OCR1：超固结超固结OCR1OCRp0, ,点点D(D(e e0 0,p,p0 0) )位于再位于再压缩曲线上压缩曲线上F过过D D点作斜率为点作斜率为CeCe的直线的直线DBDB，DBDB为原位再压缩曲线为原位再压缩曲线F以以0.420.42e e0 0在压缩曲线上确定在压缩曲线上确定C C点，点，BCBC为原位初始压缩曲线为原位初始压缩曲线FDBCD
15、BC即为所求的原位再压缩和即为所求的原位再压缩和压缩曲线压缩曲线n 推定方法推定方法原位再压原位再压缩曲线缩曲线假定：假定： 土取出地面后体积不变，土取出地面后体积不变， 即（即（e e0 0,s s）在原位再压缩曲线上；在原位再压缩曲线上； 再压缩指数再压缩指数C Ce e 为常数；为常数； 0.42 0.42e e0 0处的土与原状土一致，不受扰动影响。处的土与原状土一致，不受扰动影响。p0pc5.4.2 原始压缩曲线及压缩性指标原始压缩曲线及压缩性指标压缩与固结小小 结结F e p（或（或）曲线）曲线F e lgp（或（或lg）曲线）曲线F 先期固结压力先期固结压力F 原位压缩曲线及原位
16、再压缩曲线原位压缩曲线及原位再压缩曲线由侧限压缩试由侧限压缩试验整理得到的验整理得到的三条常用曲线三条常用曲线压缩与固结5.1 5.1 概述概述 5.2 5.2 固结试验和土的压缩性指标固结试验和土的压缩性指标5.3 5.3 土的变形模量与弹性模量土的变形模量与弹性模量5.4 5.4 应力历史对土的压缩性影响应力历史对土的压缩性影响5.5 5.5 饱和土的单向固结理论饱和土的单向固结理论第第5 5章章 土的压缩性和固结理论土的压缩性和固结理论压缩与固结19861986年：开工年：开工19901990年：人工岛完成年：人工岛完成19941994年：机场运营年：机场运营面积：面积：4370m125
17、0m4370m1250m填筑量：填筑量：18010180106 6m m3 3平均厚度：平均厚度：33m33m地基：地基：15-21m15-21m厚粘土厚粘土问题：沉降大问题：沉降大 且不均匀且不均匀日本关西国际机场日本关西国际机场世界最大人工岛世界最大人工岛压缩与固结关西机场问题：沉降大且不均匀问题：沉降大且不均匀设计沉降：设计沉降：5.7-7.5 m完成时完成时(1990年年)实际沉降：实际沉降：8.1 m，5cm/月月预测主固结需：预测主固结需：20年年比设计多超填：比设计多超填：3m压缩与固结关西国际机场关西国际机场设计预测沉降：设计预测沉降：5.75.77.5 m7.5 m完工实际沉
18、降：完工实际沉降：8.1 m8.1 m，5cm/5cm/月月(1990(1990年年) )预测主固结完成：预测主固结完成：2020年后年后比设计超填：比设计超填： 3.0 m3.0 m日期日期测测 点点123578101112151617平均平均00-12 10.69.712.811.710.613.011.610.312.712.59.014.111.701-12 10.89.913.011.910.713.211.810.512.912.79.114.311.9压缩与固结n 沉降与时间之间的关系：饱和土层的渗流固结沉降与时间之间的关系：饱和土层的渗流固结问题：问题：固结沉降的速度和程度固结
19、沉降的速度和程度 ？ 超静孔隙水压力的大小超静孔隙水压力的大小 ？饱和土体的渗流固结理论饱和土体的渗流固结理论不可压缩层不可压缩层可压缩层可压缩层p一维渗流固结一维渗流固结5.5 饱和土的单向固结理论饱和土的单向固结理论压缩与固结 5.5.1 饱和土的有效应力原理饱和土的有效应力原理F太沙基一维固结模型太沙基一维固结模型（TerzaghiTerzaghi渗流固结理论）渗流固结理论）F太沙基一维固结方程及其解太沙基一维固结方程及其解F初始超静孔压非均布时的一维固结解初始超静孔压非均布时的一维固结解F一维固结理论的应用一维固结理论的应用饱和土体的渗流固结理论饱和土体的渗流固结理论压缩与固结太沙基太
20、沙基（Karl Terzaghi)(1883-1963)太沙基 土力学的奠基人1921-1923年提出土的有年提出土的有效应力原理和土的固结理效应力原理和土的固结理论，论，1925年出版经典著作年出版经典著作土力学土力学，首次将各种，首次将各种土工问题归纳成为系统的土工问题归纳成为系统的有科学依据的计算理论，有科学依据的计算理论，奠定了他作为土力学创始奠定了他作为土力学创始人的地位人的地位 5.5.1 饱和土的有效应力原理饱和土的有效应力原理压缩与固结 渗透固结理论是针对土这种多孔多相松散介质渗透固结理论是针对土这种多孔多相松散介质, ,建建立起来的反映土体变形过程的基本理论。土力学立起来的反
21、映土体变形过程的基本理论。土力学的创始人的创始人TerzaghiTerzaghi教授于教授于2020世纪世纪2020年代提出饱和年代提出饱和土的一维渗透固结理论土的一维渗透固结理论物理模型物理模型 太沙基一维渗透固结模型太沙基一维渗透固结模型数学模型数学模型 渗透固结微分方程渗透固结微分方程方程求解方程求解 理论解答理论解答固结程度固结程度 固结度的概念固结度的概念一维渗流固结理论一维渗流固结理论 5.5.1 饱和土的有效应力原理饱和土的有效应力原理压缩与固结 实践背景：大面积均布荷载实践背景：大面积均布荷载p不透水岩层不透水岩层饱和压缩层饱和压缩层z=pp侧限应力状态侧限应力状态一维渗流固结
22、理论（一维渗流固结理论（TerzaghiTerzaghi渗流固结理论）渗流固结理论） 1 1、物理模型、物理模型2 2、数学模型、数学模型 （1 1）基本假定）基本假定（2 2）基本变量）基本变量（3 3）建立方程）建立方程3 3、问题求解、问题求解固结系数固结系数时间因数时间因数（1 1）求解思路）求解思路（2 2）初始、边界条件）初始、边界条件（3 3）微分方程的解）微分方程的解侧限状态的简化模型侧限状态的简化模型F处于侧限状态，渗流和土体的变形只沿竖向发生处于侧限状态，渗流和土体的变形只沿竖向发生 5.5.1 饱和土的有效应力原理饱和土的有效应力原理压缩与固结钢筒钢筒弹簧弹簧 水体水体
23、带孔活塞带孔活塞 活塞小孔大小活塞小孔大小渗透固结过程渗透固结过程初始状态初始状态边界条件边界条件相间相互作用相间相互作用物理模型物理模型p侧限条件侧限条件 土骨架土骨架 孔隙水孔隙水 排水顶面排水顶面 渗透性大小渗透性大小土体的固结土体的固结pTerzaghi一维渗流固结模型一维渗流固结模型 5.5.1 饱和土的有效应力原理饱和土的有效应力原理压缩与固结 物理模型物理模型ppp附加应力附加应力:z=p超静孔压超静孔压: u = z=p有效应力有效应力: :z=0渗流固结过程变形逐渐增加渗流固结过程变形逐渐增加附加应力附加应力:z=p超静孔压超静孔压: u 0附加应力附加应力:z=p超静孔压超
24、静孔压: u =0有效应力有效应力: :z=p 5.5.1 饱和土的有效应力原理饱和土的有效应力原理某时刻某深度的孔隙水压力？某时刻某深度的孔隙水压力？压缩与固结数学模型数学模型土层均匀且完全饱和；土层均匀且完全饱和；土颗粒与水不可压缩；土颗粒与水不可压缩；变形是单向压缩（水的渗出和土层压缩是单向的）；变形是单向压缩（水的渗出和土层压缩是单向的）；荷载均布且一次施加；荷载均布且一次施加；假定假定 z z = const= const渗流符合达西定律且渗透系数保持不变；渗流符合达西定律且渗透系数保持不变；压缩系数压缩系数a a是常数。是常数。（1 1）基本假定）基本假定（2 2）基本变量）基本变
25、量总应力已知总应力已知有效应力原理有效应力原理超静孔隙水压力的时空分布超静孔隙水压力的时空分布 5.5.2 单向固结理论单向固结理论压缩与固结u0=pt=0u=p z =0t= u=0 z =pzu0t u0p 不透水岩层不透水岩层z排水面排水面Hu ：超静孔压：超静孔压z ：有效应力：有效应力p ：总附加应力：总附加应力u+ z =ppF土层超静孔压是土层超静孔压是z z和和t t的函数，渗流固的函数，渗流固结的过程取决于土层可压缩性（总排结的过程取决于土层可压缩性（总排水量）和渗透性（渗透速度）水量）和渗透性（渗透速度）数数 学学 模模 型型 5.5.2 单向固结理论单向固结理论压缩与固结
26、p 不透水岩层不透水岩层z排水面排水面Hu0=pu ：超静孔压：超静孔压z ：有效应力：有效应力p ：总附加应力：总附加应力u+ z =pu0：初始超静孔压：初始超静孔压zdz微单元微单元t时刻时刻微小单元（微小单元（11dz）微小时段（微小时段（dt） 土的压缩特性土的压缩特性 有效应力原理有效应力原理 达西定律达西定律渗流固结渗流固结基本方程基本方程土骨架的体积变化土骨架的体积变化孔隙体积的变化孔隙体积的变化流入流出水量差流入流出水量差连续性连续性条件条件zu数数 学学 模模 型型dz11z 5.5.2 单向固结理论单向固结理论压缩与固结固体体积：固体体积：孔隙体积：孔隙体积：dtdt时段
27、内：时段内：孔隙体积的变化量流出的水量孔隙体积的变化量流出的水量dz11z数数 学学 模模 型型 5.5.2 单向固结理论单向固结理论压缩与固结dtdt时段内：时段内：孔隙体积的变化流出的水量孔隙体积的变化流出的水量达西定律达西定律: :土的压缩性：土的压缩性：有效应力原理：有效应力原理：孔隙体积的变化有效应力变化孔隙体积的变化有效应力变化u - 超静孔压超静孔压数数 学学 模模 型型 5.5.2 单向固结理论单向固结理论压缩与固结uCv 反映土的固结特性：孔压消散的快慢固结速度反映土的固结特性：孔压消散的快慢固结速度uCv 与渗透系数与渗透系数k成正比，与压缩系数成正比，与压缩系数a成反比；
28、成反比；u单位：单位：cm2/s；m2/year，粘性土一般在，粘性土一般在 10-4 cm2/s 量级量级F 固结系数固结系数:数数 学学 模模 型型 5.5.2 单向固结理论单向固结理论压缩与固结方程求解方程求解 - - 解题思路解题思路反映了超静孔压的消散速度与孔压沿竖向的分布有关反映了超静孔压的消散速度与孔压沿竖向的分布有关是一线性齐次抛物型微分方程式，与热传导扩散方程形式上完是一线性齐次抛物型微分方程式，与热传导扩散方程形式上完全相同，一般可用分离变量方法求解全相同，一般可用分离变量方法求解其一般解的形式为：其一般解的形式为：只要给出定解条件，求解渗透固结方程，可得出只要给出定解条件
29、，求解渗透固结方程，可得出u(z,tu(z,t) )F 渗透固结微分方程：渗透固结微分方程： 5.5.2 单向固结理论单向固结理论压缩与固结p 不透水不透水z排水面排水面Hzuu ：超静孔压：超静孔压z ：有效应力：有效应力p ：总附加应力：总附加应力u0：初始超静孔压：初始超静孔压ou+ z =p u0=pzuz=p0 z H:u=pz=0: u=0z=H: u z 0 z H: u=0初始条件初始条件 边界条件边界条件方程求解方程求解 边界条件边界条件 5.5.2 单向固结理论单向固结理论压缩与固结p 不透水不透水z排水面排水面Hzuo 微分方程：微分方程： 初始条件和边界条件初始条件和边
30、界条件为无量纲数，称为时间因数，为无量纲数，称为时间因数，反映超反映超静孔压消散的程度也即固结的程度静孔压消散的程度也即固结的程度 方程的解：方程的解：方程求解方程求解 方程的解方程的解 5.5.2 单向固结理论单向固结理论压缩与固结渗流渗流z zu u0 0=p=p不透水不透水排水面排水面HTv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=F从超静孔压分布从超静孔压分布u-z曲线的曲线的移动情况可以看出渗流固结移动情况可以看出渗流固结的进展情况的进展情况Fu-z曲线上的切线斜率反映曲线上的切线斜率反映该点的水力梯度水流方向该点的水力梯度水流方向思考：思考：两面排水时如何计算？两面排水时如何
31、计算？方程求解方程求解 固结过程固结过程 方程的解：方程的解： 5.5.2 单向固结理论单向固结理论压缩与固结渗流渗流排水面排水面H渗流渗流z z排水面排水面HTv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=u u0 0=p=p 双面排水的情况双面排水的情况u上半部和单面排水的上半部和单面排水的解完全相同解完全相同u下半部和上半部对称下半部和上半部对称方程求解方程求解 固结过程固结过程 5.5.2 单向固结理论单向固结理论压缩与固结固结度的概念固结度的概念F一点一点M的固结度：的固结度：其有效应力其有效应力zt对总应力对总应力 z的比值的比值Uz,t=01：表征一点表征一点超静孔超静孔压的
32、消散程度压的消散程度zHzuoM z zUt=01：表征一层土表征一层土超静孔压的消散程度超静孔压的消散程度F一层土的平一层土的平均固结度均固结度 5.5.3 地基固结度及其应用地基固结度及其应用压缩与固结F 平均固结度平均固结度U Ut t与沉降量与沉降量S St t之间的关系之间的关系t时刻：时刻： 确定沉降过程也即确定沉降过程也即St的关键是确定的关键是确定Ut 确定确定Ut的核心问题是确定的核心问题是确定uz.t固结度固结度等于等于t t时刻的沉降量时刻的沉降量与最终沉降量之比与最终沉降量之比固结度的概念固结度的概念 5.5.3 地基固结度及其应用地基固结度及其应用压缩与固结F 均布荷
33、载单向排水均布荷载单向排水 图表解：图表解： P94P94，图图5-145-14，曲线，曲线 一般解：一般解： 近似解：近似解： 简化解简化解地基的平均固结度计算地基的平均固结度计算Ut是是Tv的单值函数，的单值函数，Tv可可反映固结的程度反映固结的程度 5.5.3 地基固结度及其应用地基固结度及其应用压缩与固结0.00.20.40.0010.11时间因数时间因数 T Tv v固结度固结度 U Ut tAB0.60.81.00.01不透水边界不透水边界透水边界透水边界渗渗流流123地基的平均固结度计算地基的平均固结度计算F 三种基本情况三种基本情况图5-14 5.5.3 地基固结度及其应用地基
34、固结度及其应用压缩与固结地基的平均固结度计算地基的平均固结度计算（1） 压缩应力分布不同时压缩应力分布不同时工程背景工程背景H H小，小，p p面积大面积大自重应力自重应力附加应力附加应力底面接近零底面接近零自重应力自重应力附加应力附加应力附加应力附加应力底面不接近零底面不接近零计算公式计算公式应力分布应力分布基本情况基本情况 1 2 3 4 5不透水边不透水边界界透水边透水边界界papbF 常见计算条件常见计算条件图图5-245-24 5.5.3 地基固结度及其应用地基固结度及其应用压缩与固结（2 2）双面排水时）双面排水时F无论哪种情况，均按情况无论哪种情况，均按情况1 1计算计算F压缩土
35、层深度压缩土层深度H H取取1/21/2值值应力分布应力分布基本情况基本情况 1 2 3 4 5透水边界透水边界透水边透水边界界2H地基的平均固结度计算地基的平均固结度计算F 常见计算条件常见计算条件 5.5.3 地基固结度及其应用地基固结度及其应用压缩与固结有关沉降时间的工程问题有关沉降时间的工程问题F求某一时刻求某一时刻t t的固结度与沉降量的固结度与沉降量F求达到某一固结度所需要的时间求达到某一固结度所需要的时间F根据前一阶段测定的沉降时间曲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线，推算以后的沉降时间关系 5.5.3 地基固结度及其应用地基固结度及其应用压缩与固结n求某一
36、时刻求某一时刻t t的固的固结度与沉降量结度与沉降量Tv=Cvt/H2St=Ut S 有关沉降时间的工程问题有关沉降时间的工程问题t 5.5.3 地基固结度及其应用地基固结度及其应用压缩与固结n求达到某一沉降量求达到某一沉降量( (固结度固结度) )所需要的时间所需要的时间Ut= St /S 从从 Ut 查表（计算）确定查表（计算）确定 Tv 有关沉降时间的工程问题有关沉降时间的工程问题 5.5.3 地基固结度及其应用地基固结度及其应用压缩与固结SOS90Au绘制压缩试验绘制压缩试验S-t1/2 曲线曲线u做做近近似似直直线线段段的的延延长长线线交交S轴轴于于S0，即即为为主主固固结结的的起起点点，dS为初始压缩量为初始压缩量u从从S0作作直直线线S0A，其其横横坐坐标标为直线为直线的的1.15倍倍u直直线线S0A与与试试验验曲曲线线之之交交点点A所对应的所对应的t值为值为t90dS时间平方根法时间平方根法S0=0 5.5.3 地基固结度及其应用地基固结度及其应用压缩与固结本章作业：本章作业：5-15-15-25-2压缩与固结
