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1、土力学 Soil Mechanics,冯晓腊 教授 崔德山 副教授,合肥一小区整栋楼因质量问题倾斜沉降 88户居民遭殃,第五章 地基变形计算,第四节 饱和土体渗透固结理论 第五节 地基允许沉降量与防治措施,第四节 饱和土体渗透固结理论,知识点回顾 分层总和法 建筑地基基础设计规范 计算的是什么状态的沉降？ 工程设计中还需要知道沉降时间关系。,固结终了，最终沉降,第四节 饱和土体渗透固结理论,1、解决的问题： 沉降随时间的变化过程 土体中的孔隙水压力值（超静） 土体抗剪强度的变化 与土的渗透性和土层厚度有关。,饱和土体的渗透固结理论 是研究孔隙水压力和有效应力随时间的转化过程，从而计算出土体变形
2、随时间的变化规律。 从而可以控制施工进度 可以控制上部加载速率 可以预测任意时刻的地面沉降,本节主要介绍常见的一维固结（有限厚度饱和土层上施加无限宽广的均布荷载、附加应力随深度均匀分布、只发生垂直方向变形与渗透）条件下土层的排水情况。,砂层,砂层,软土层,P,p,不透水岩层,饱和压缩层,z=p,一、一维渗透固结的求解,（一）模型分析,多层渗压模型,（二）一维求解的基本假设,(三)求解过程,1. 在dt时间内，微单元体中孔隙体积的减小等于同一时间内流出的水量 2. 土的变形符合压缩定律 3. 水的渗流符合达西定律 4. 结合上述三个方程可求得渗流固结微分方程,固结系数,对偏微分方程结合初始条件和
3、边界条件进行求解,Tv时间因数（无量纲）,绘制不同时刻u-z曲线如下,（五）固结度,定义：对某一深度处，有效应力与总应力比值或超静孔隙水压力的消散部分与起始孔隙水压力的比值。,平均固结度,但工程中常用，土层平均固结度。 定义：时间t时，土层骨架已经承担起来的有效应力对全部附加压力的比值。,当已知土层的平均固结度时，用下式计算,附加应力,自重应力 附加应力,压缩土层底面的附加应力还不接近零,应力分布：,实践背景：,自重应力,H小，p大 大面积堆载,固结度及其应用,（六）沉降与时间的关系,可进行Ut,St,t三者之间的计算,1. 已知固结度求相应的时间t和沉降量 步骤：查UtTv关系图表求出Tv
4、t St= SUt 2. 已知某时刻的沉降量，求相应的固结度和时间 Ut=St/S再用UtTv关系图求Tv求取t 3. 已知某时间求相应的沉降量与固结度 先求Tv 再用UtTv关系图求Ut，最后根据St= SUt，求t时刻的沉降,例题,该例题为典型的排水固结计算，现实中，为了加速地基的排水固结，可以采用相应得地基处理方法，现简要介绍如下：,温州软土应用(真空预压法),1.地质条件：深34m厚新近吹填淤泥 2.设计要求：地表承载力达到人机进场要求。 3.处理方法：真空预压法 4.处理效果：采用真空预压法处理20天后，人可以进入，处理效果大大出人意料，节约工期6个月以上，节约造价50%以上。,宁波
5、软土应用(覆水真空及冲击碾),1.地质条件：深达30m的淤泥质土及淤泥 2.设计要求：处理面积4万平方米，工期3个月，工后沉降30cm；地表承载力90kPa以上；表层密实度达92%以上。 3.处理方法：覆水真空预压处理深度25m； 4.处理效果:达到了设计要求,比原桩基础方案节约达600万元。,（七） 地基变形与时间关系的经验算法,（八） 固结系数的测定,第五节 地基允许沉降量与防治措施,一、容许沉降量确定方法 理论分析：结构与地基相互作用。与结构，构件的性状，地基土的本构关系，土性参数，边界条件有关，不易确定。 经验统计：建筑地基基础设计规范GB50007-2002,2. 减小沉降危害的措施,1） 减轻荷载 2） 调整基础形式、大小、埋深等 3） 将强结构刚度和强度 4） 设置沉降缝 5） 调整施工顺序 。,