土力学与土质学
土力学与土质学
第4章土的压缩性与地基沉降计算 基本内容: 这是本课程的重点。在学习土的压缩性指标确定方法的 基础上,掌握地基最终沉降量计算原理和地基固结问题的分 析计算方法。 学习要求 1.掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法; 2.掌握地基最终沉降量计算方法 3.熟悉不同应力历史条件的沉降计算方法; 4.掌握有效应力原理; 5.掌握太沙基一维固结理论; 6.掌握地基沉降随时间变化规律
第4章 土的压缩性与地基沉降计算 基本内容： 这是本课程的重点。在学习土的压缩性指标确定方法的 基础上，掌握地基最终沉降量计算原理和地基固结问题的分 析计算方法。 学习要求： 1. 掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法； 2．掌握地基最终沉降量计算方法； 3．熟悉不同应力历史条件的沉降计算方法； 4．掌握有效应力原理； 5．掌握太沙基一维固结理论； 6．掌握地基沉降随时间变化规律
4.1概述 ●土在自重应力或附加应力作用下,地基土要产生附加变形,包括 体积变形和形状变形。对于土来说,体积变形通常表现为体积缩 小。我们把这种在外力作用下土体积缩小得特性称为土的压缩性 ●土的压缩性主要有两个特点: (1)土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的; (2)由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时 间,将土的压缩随时间增长的过程称为土的固结 ●在建筑物荷载作用下,地基土主要由于压缩而引起的竖直方向 的位移称为沉降。研究建筑物沉降包含两方面的内容: 是绝对沉降量的大小,亦即最终沉降; 二是沉降与时间的关系,主要介绍太沙基的一维固结理论
4.1 概述 ●土在自重应力或附加应力作用下，地基土要产生附加变形，包括 体积变形和形状变形。对于土来说，体积变形通常表现为体积缩 小。我们把这种在外力作用下土体积缩小得特性称为土的压缩性。 ●土的压缩性主要有两个特点： （1） 土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的； （2） 由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时 间，将土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。 ● 在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向 的位移称为沉降。研究建筑物沉降包含两方面的内容： 一是绝对沉降量的大小，亦即最终沉降； 二是沉降与时间的关系，主要介绍太沙基的一维固结理论
土的压缩性概念 ●土体产生体积缩小的原因: 1)固体颗粒的压缩; 2)孔隙水和孔隙气体的压缩,孔隙气体的溶解; (3)孔隙水和孔隙气体的排出。 ●由于纯水的弹模约为2×106kPa,固体颗粒的弹模为9×10kPa ,士粒本身和孔隙中水的压缩量,在工程压力(100~600kPa)范围 内,不到土体总压缩量的1/400,因此常可略不计。所以,土体压 缩主要来自孔隙水和土中孔隙气体的排出 ●孔隙中水和气体向外排出要有一个时间过程。因此土的压缩亦 要一段时间才能完成。把这一与时间有关的压缩过程称为固结
●土体产生体积缩小的原因： (1) 固体颗粒的压缩； (2) 孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体的溶解； (3) 孔隙水和孔隙气体的排出。 ●由于纯水的弹模约为2×106kPa，固体颗粒的弹模为9×l 07kPa ，土粒本身和孔隙中水的压缩量，在工程压力(100～600kPa)范围 内，不到土体总压缩量的1/400，因此常可略不计。所以，土体压 缩主要来自孔隙水和土中孔隙气体的排出。 ●孔隙中水和气体向外排出要有一个时间过程。因此土的压缩亦 要一段时间才能完成。把这一与时间有关的压缩过程称为固结。 土 的 压 缩 性概念
4.2有效应力原理 作用于饱和土体内某截面上总的正应力d由两部分组成:一部 分为孔隙水压力u,它沿着各个方向均匀作用于土颗粒上,其 中由孔隙水自重引起的称为静水压力,由附加应力引起的称为 超静孔隙水压力(孔隙水压力);另一部分为有效应力σ',它 作用于土的骨架(土颗粒)上,其中由土粒自重引起的即为土 的自重应力,由附加应力引起的称为附加有效应力。饱和土中 总应力与孔隙水压力、有效应力之间存在如下关系 O=0+1 或a=a (1)任一平面上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和 (2)土的强度的变化和变形只取决于土中有效应力的变化
4.2 有效应力原理 作用于饱和土体内某截面上总的正应力s由两部分组成：一部 分为孔隙水压力u，它沿着各个方向均匀作用于土颗粒上，其 中由孔隙水自重引起的称为静水压力，由附加应力引起的称为 超静孔隙水压力（孔隙水压力）；另一部分为有效应力s’，它 作用于土的骨架（土颗粒）上，其中由土粒自重引起的即为土 的自重应力，由附加应力引起的称为附加有效应力。饱和土中 总应力与孔隙水压力、有效应力之间存在如下关系 u u = − = + s s s s 或 ‘ ' （1）任一平面上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和； （2）土的强度的变化和变形只取决于土中有效应力的变化