大学精品课件：土力学1-第四章.ppt

1、4.1 4.1 概述概述 4.2 4.2 土的压缩性测试方法土的压缩性测试方法 4.3 4.3 一维压缩性及其指标一维压缩性及其指标 4.4 4.4 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 4.5 4.5 饱和土体的渗流固结理论饱和土体的渗流固结理论 第四章：第四章：土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算 墨西哥某宫殿墨西哥某宫殿 左部：左部：1709年年 右部：右部：1622年年 地基：地基：20多米厚粘土多米厚粘土 工工 程程 实实 例例 问题：问题： 沉降沉降2.2米，且左右米，且左右 两部分存在明显的两部分存在明显的 沉降差。左侧建筑沉降差。左侧建筑 物于物于1969年加固

2、年加固 工工 程程 实实 例例 由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触 工工 程程 实实 例例 基坑开挖，引起阳台裂缝基坑开挖，引起阳台裂缝 新 建 筑 引 起 原 有 新 建 筑 引 起 原 有 建 筑 物 开 裂 建 筑 物 开 裂 工工 程程 实实 例例 高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除 工工 程程 实实 例例 建 筑 物 立 面 高 差 过 大 建 筑 物 立 面 高 差 过 大 47m 39 150 194 199 175 87 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

3、筑物过长：长高比7.6:17.6:1 4.1 4.1 概述概述 4.2 4.2 土的压缩性测试方法土的压缩性测试方法 4.3 4.3 一维压缩性及其指标一维压缩性及其指标 4.4 4.4 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 4.5 4.5 饱和土体的渗流固结理论饱和土体的渗流固结理论 第四章：第四章：土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算 4.2 4.2 土的变形特性测定方法土的变形特性测定方法 现场试验现场试验 荷载试验荷载试验 旁压试验旁压试验 三轴应力状态三轴应力状态 侧限压缩试验侧限压缩试验 三轴压缩试验三轴压缩试验 其他特殊试验其他特殊试验 室内试验室内试验 一维问题

4、一维问题 一、常规三轴压缩试验一、常规三轴压缩试验 试 样 试 样 围压围压 力力 3 阀门阀门 阀门阀门 马达马达 横梁横梁 量力环量力环 百分表百分表 量 水 管 量 水 管 孔压孔压 量测量测 类型类型 施加施加 3 3 施加施加 1 1- - 3 3 量测量测 固结固结 排水排水 固结固结 排水排水 体变体变 固结固结 不排水不排水 固结固结 不排水不排水 孔隙水孔隙水 压力压力 不固结不固结 不排水不排水 不固结不固结 不排水不排水 孔隙水孔隙水 压力压力 常用试验类型常用试验类型 z z E 3 1 x z 变形模量：变形模量： 泊松比：泊松比： 一般化的应力应变曲线一般化的应力应

5、变曲线 31 1 e p 1 1 Ei 1 1 Et 土的一般化的应力应变曲线土的一般化的应力应变曲线 1 1、固结排水试验、固结排水试验 与围压有关与围压有关 非线性（弹塑性）非线性（弹塑性） 剪胀性剪胀性 固结容器：固结容器： 环刀、护环、导环、透水环刀、护环、导环、透水 石、加压上盖和量表架等石、加压上盖和量表架等 加压设备：加压设备：杠杆比例杠杆比例1:101:10 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 压 设 备 加 压 设 备 固结容器固结容器 变形测量变形测量 二、侧限压缩试验二、侧限压缩试验 施加荷载，静置至施加荷载，静置至 变形稳定变形

6、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 容器容器 侧限压缩试验 P 1 s 1 e 1 e 0 p t e s t 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 P 2 s 2 e 2 P 3 s 3 e 3 侧限变形（压缩）模量：侧限变形（压缩）模量： 压缩曲线及特点压缩曲线及特点 土的一般化的压缩曲线土的一般化的压缩曲线 )( 00 e1e 1 1 Es 1 1 Ee z=p z 非线性非线性 弹塑性弹塑性 z z s E 加载：加载： z z e E 卸载和重加载：卸载和重加载： 三三 、常

7、规三轴与侧限压缩试验比较、常规三轴与侧限压缩试验比较 应力应变关系应力应变关系 曲线的比较曲线的比较 常规三轴：常规三轴： 存在破坏应力存在破坏应力 侧限压缩试验：侧限压缩试验： 不存在破坏应力不存在破坏应力 存在体积压缩极限存在体积压缩极限 )( 00 e1e z=p z 侧限压侧限压 缩试验缩试验 常规三常规三 轴试验轴试验 变形模量变形模量 E 与侧限变形模量与侧限变形模量 Es间的间的关系关系 xz y y zy x x yx z z EE EE EE 则则: 1 2 1 E1 2 EE 1 2 z zz E 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 s：超固

8、结土超固结土 p1OCR1：超固结超固结 OCR p p ) p p (lgC e1 H S 1 2 e 1 当当p p2 2 pipi ) p p (lgC e1 H S 1i 2i ei 1i i 当当p p2i 2i1 硬粘土（应力扩散）硬粘土（应力扩散）S S 偏大偏大, , s1 1 常见计算条件常见计算条件 （2 2）双面排水时）双面排水时 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 压缩土层深度压缩土层深度H H取取1/21/2值值 t H C T 2 v v 应力分布应力分布 基本情况基本情况 1 2 3 4 5 透水透水 透水透水 2H 常见计算条件常见计算条

9、件 求某一时刻求某一时刻t t的固的固 结度与沉降量结度与沉降量 Tv=Cvt/H2 2 v v T 4 t,(T )2 8 U1e St=Ut S t 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 v 2 v C HT t 固结系数固结系数 Cv为反映固结速度的指标为反映固结速度的指标, Cv 越越 大，固结越快，确定方法有四种：大，固结越快，确定方法有四种： 直接计算法直接计算法 直接测量法直接测量法 时间平方根法时间平方根法经验方法经验方法 时间对数法时间对数法经验方法经验方法 2

10、 v 2 uu C tz 固结方程：固结方程： 六 固结系数的确定 1 1、直接计算法、直接计算法 k k与与a a均是变化的均是变化的 C Cv v在较大的应力范围内接近常数在较大的应力范围内接近常数 精度较低精度较低 压缩试验压缩试验 a a 渗透试验渗透试验 k k a e1k C w 1 v 2 2、直接测量法、直接测量法 压缩试验压缩试验 S S- -t t曲线曲线 因为因为 Ut=90% Tv=0.848 90 2 v tH848. 0C 由于次固结，由于次固结，S不易确定不易确定 存在初始沉降，产生误差存在初始沉降，产生误差 S O t S90 A )1( 90 t S60 )2

11、( 90 t )1(e m 18 1U v 2 2 T 4 m 5,3, 1m 22 t )2(T 2 U vt U Ut t 60%60%时二线基本重合，之时二线基本重合，之 后逐渐分开后逐渐分开 当当U Ut=90% t=90%时， 时， 15. 1TT )2( 90v )1( 90v 3 3、时间平方根法、时间平方根法 校正初始沉降误差校正初始沉降误差 去除次固结影响去除次固结影响 S O t S90 A 90 t 绘制压缩试验绘制压缩试验S-t1/2 曲线曲线 做近似直线段的延长线交做近似直线段的延长线交S 轴于轴于S0，即为主固结的起即为主固结的起 点点，dS为的初始压缩量为的初始压缩量 从从S0作直线作直线S0A，其横坐标其横坐标 为直线为直线的的1.15倍倍 直线直线S0A与试验曲线之交点与试验曲线之交点 A所对应的所对应的t值为值为t90 dS 90 2 v tH848. 0C S0 本章作业：本章作业： P134 4P134 4- -1 1，4 4- -3 3，4 4- -8 8，4 4- -9 9，4 4- -1010