土的固结沉降
第六节固结、沉降、筑坝用土石料及填筑标准
18 5) 浸水与失水时体积变化较小。
2020/5/13
防渗体对土料的要求
对冲积粘土、膨胀土，开挖、冻土和分散性粘土 不宜作为防渗体的填筑土料。 红粘土、湿陷性黄土、砾石土可用于防渗体。
19
2020/5/13
（2）坝壳土石料的要求
坝壳土石料应满足排水性能好、抗剪强度高、 易压实和抗震稳定性良好的要求。
13
2020/5/13
剪应力与塑流区范围
(图 5－28 d）中剪应力xz的分布进一步表明 了心墙上游面过渡区内的应力集中现象。
根据弹塑性应力分析，材料的屈服和该点的应 力状态有关，据此可以计算坝内各点抵抗塑流 的安全系数，如图5—28 e所示，图中小于 1．0的影线区表示可能发生的塑流区范围， 包括：上游坝壳下部，心墙底部和下游坝脚等 部位。材料进人塑性并不等于发生剪切破坏， 但可显示坝抵抗失稳破坏的安全储备，并可据 此预测可能的破坏滑动面的位置。
5
2020/5/13
3、沉降量的计算
分层总和法
Cc
e1 e2
log ' '
'
n
S
hi
i11ei
Cclog(i'i'1)
6
2020/5/13
4.坝体各断面的预留沉降量超高
S ' S "Sc' Sc "
参照施工期观测，已建工程经验综合分析确定
7
2020/5/13
二、应力分析
(一)土的本构模型
15
2020/5/13
第六节 筑坝用土石料选择及填
筑标准
Soil and Rock for Earth-Rock Dam with The Criteria of Compaction
岩土工程中的土壤固结与沉降分析
岩土工程中的土壤固结与沉降分析岩土工程是土木工程学科中的重要分支，涉及到土壤的性质与行为研究。
其中，土壤的固结与沉降分析是岩土工程中的一个关键环节。
土壤固结是指土壤由于应力加载而产生排水剪切应力差导致的变形过程。
在土壤内部，颗粒之间存在着颗粒之间的空隙，称为孔隙。
当土壤受到垂直应力作用时，孔隙中的水分受到压缩，导致孔隙减小，土壤颗粒之间会发生重新排列，从而引起固结变形。
土壤固结过程可以通过固结指标来表征，常用的固结指标包括固结压缩指数、固结度和预压力等。
土壤沉降是指土壤由于固结引起的垂直减少变形。
沉降是土壤固结过程的自然延伸，对工程建设具有重要影响。
土壤沉降的预测是岩土工程中一个关键的技术问题，主要是为了保证工程的稳定性和安全性，以及对工程设计提供有力的依据。
土壤沉降是土壤固结的结果，通常可以通过试验室和现场观测来进行评估和预测。
土壤固结与沉降分析对工程建设具有重要的指导意义。
首先，通过对土壤固结和沉降过程的分析，可以合理选择施工方法和施工工艺，以减少土壤固结对工程的不利影响。
其次，土壤固结与沉降分析可以用于预测和评估工程的变形和沉降情况，在工程设计中提供必要的技术支持。
此外，对土壤固结和沉降过程的深入研究，可以为岩土工程的理论研究和工程实践提供重要的参考。
土壤固结与沉降分析中常用的方法包括理论分析方法和实验方法。
理论分析方法主要是通过建立数学模型和力学方程，来模拟和预测土壤固结与沉降过程。
实验方法包括室内试验和现场观测，通常采用标准试验方法和现场监测仪器来进行数据采集和分析。
综合运用理论分析和实验方法，能够有效地评估土壤固结和沉降的发展趋势和程度，从而为土木工程的设计和施工提供科学依据。
在土壤固结与沉降分析中，需要考虑的因素较多。
首先，土壤的物理性质和力学性质对固结与沉降过程具有重要影响。
例如，土壤的颗粒组成、颗粒大小和孔隙结构等特征，会直接影响土壤的固结和沉降性质。
其次，外界加载条件也是影响土壤固结与沉降的重要因素。
主固结沉降次固结沉降瞬时沉降
主固结沉降次固结沉降瞬时沉降主固结沉降次固结沉降瞬时沉降是土地工程领域中非常重要的概念，它们对于建筑物的稳定性和安全性起着至关重要的作用。
本文将从主固结沉降、次固结沉降和瞬时沉降的概念、影响因素、测定方法以及如何进行控制这几个方面进行详细的介绍。
首先，主固结沉降是指由于土壤的重力排水变形而引起的土体沉降。
这是由于土体自重引起的，属于静载下的沉降。
主固结沉降通常发生在填土地基工程中，它是由于土壤在承受荷载后，会发生变形，导致土体内部产生变形和排水现象，从而出现沉降。
主固结沉降是土地工程中的一个重要问题，它直接关系到建筑物的安全和稳定性。
次固结沉降是指在主固结沉降的基础上，由于土体内部结构再次发生变化，导致沉降现象。
次固结沉降通常是在一定时间内出现的，属于动载下的沉降。
次固结沉降的发生主要是由于土体内部的结构调整、压实和排水引起的，它通常是在主固结沉降基础上逐渐发展形成的。
瞬时沉降是指在一定荷载作用下，土体发生的瞬时性的变形，它不会随着时间的推移而继续发展。
瞬时沉降通常是由于土体承受荷载后产生的弹性变形，当荷载消失后，土体会恢复到原来的状态，瞬时沉降便随之消失。
瞬时沉降是土地工程中常见的问题，它对于地基的设计和建筑物的安全性都有一定的影响。
影响主固结、次固结和瞬时沉降的因素有很多，首先是土壤的类型和性质。
不同类型和性质的土壤在承受荷载后，其变形和沉降程度是不一样的。
其次是荷载的大小和性质。
荷载的大小和性质直接关系到土体的变形和沉降程度，荷载越大，变形和沉降也越显著。
此外，还有土体的初始状态、周围环境的影响以及地下水位的变化等因素都会对主固结、次固结和瞬时沉降产生一定的影响。
对于主固结、次固结和瞬时沉降的测定方法有很多种，常见的有直接测量法、间接测量法和数值模拟法等。
直接测量法是通过在地基中设置变形观测点，直接观测土体的变形和沉降情况；间接测量法是通过采集地基中的孔隙水压力、声波速度、电阻率等数据，推测土体的变形和沉降情况；数值模拟法是通过建立地基的数值模型，模拟荷载作用下土体的变形和沉降情况。
《土力学固结沉降》课件
固结沉降的影响和应对措施
固结沉降会导致建筑物沉降、地面沉降、管道变形等问题。应对措施包括使用预压法、加固地基、改善排水等。
课程总结和主要观点
通过本课程，我们深入了解了土力学固结沉降的定义、原理、机制、预测和计算方法，以及影响和应对措施Hale Waihona Puke 希望这些知识对您的工程实践有所帮助！
一次固结
粘性土体中的水分排泄，引起颗 粒间的微观重排。
二次压缩
颗粒重排后，土体的过度应变导 致额外的沉降。
徐变
长期施加荷载导致土壤显著变形 和沉降。
固结沉降的预测和计算方法
1
排水剪胀法
根据排水剪胀试验数据，计算土壤的固
振动沉降法
2
结系数。
应用振动台试验，模拟实际施工情况，
预测沉降量。
3
数值模拟法
利用数值模拟软件，模拟土体固结和沉 降过程，精确预测。
《土力学固结沉降》PPT 课件
欢迎来到《土力学固结沉降》PPT课件！在这个课件中，我们将深入探讨土力 学固结沉降的原理、机制、以及预测和应对措施。让我们一起展开这个精彩 的讲座吧！
什么是土力学固结沉降
土力学固结沉降是指土壤由于自身重力作用、水分排泄和荷载施加而引起的 沉降现象。它在土木工程中起着重要的作用，需要深入研究和理解。
土力学的基本原理
土力学研究土体内的力学性质和行为。它探讨土体的强度、变形和稳定性， 并提供基础工程设计和施工中的理论基础。
固结沉降的原因
自重压实
土壤自身重力导致颗粒重新 排列和沉降。
水分排泄
水分从土壤中排出，导致颗 粒间的接触紧密。
荷载施加
施加在土壤上的外部荷载引 起颗粒的压实和沉降。
主要固结沉降机制
第四章土的压缩与固结
3.压缩模量
σ Es ε
S
h2
s e 2 e1 (1 e1 ) h1
Vv 2
hv 2
Δp s/h1
e1 e 2 av
Vs
hs
av
e1 e 2 p 2 p1
4.体积压缩系数mv
av mv 1 e1
e1 e 2 1 e2
1 e1 av
卸荷和再加荷的固结试验。
Vs
S
hv1
Vv 2
hv 2
hs
h2
Vs
hs
Vv1 Ahv1 h v1 e1 Vs Ahs hs
Vv2 Ahv2 h v1 s e2 Vs Ahs hs
h v1 hse1
h1 h v1 hs
h v1 hse2 s
hs
h1 1 e1
h1 s hs 1 e2
地面
4.计算基础中心点以下 地基中竖向附加应力分布。
P p BL
P p0 p σs γd BL σz从基底算起； σz是由基底附加应力 p0引起的
自重应力
p d si p0 zi
d
基底
Hi
附加应力
5.确定计算深度
① 一般土层：σz=0.2 σs； ② 软粘土层：σz=0.1 σs；
沉降计算深度：
S 0.025S
/
S / 由计算深度向上取厚度为 z 的土层沉降计算值；
（ z 可查表4-6） S—计算深度范围内各个分层土的沉降计算值的总和。 具体应用时采用试算法，先假定一个沉降计算深度zn
zn = b(2.5 - 0.4lnb)
4-5 地基沉降计算的e～lgp曲线法
土壤固结沉降计算
土壤固结沉降计算土壤固结沉降是指由于土壤中水分的流动和排泄引起的土体体积变化所导致的地表下沉现象。
土壤固结沉降计算是土木工程中一个重要的计算工作，它对于建筑物的设计和施工具有重要的指导意义。
本文将介绍土壤固结沉降计算的基本原理和步骤。
一、土壤固结沉降原理土壤固结沉降是由于土壤中的水分流动引起的，其主要机理是孔隙水的排泄和土壤颗粒之间的变形。
当土壤中存在过多的水分时，孔隙水通过土壤颗粒之间的空隙流动，形成有效应力的传递，导致土壤颗粒之间的接触力增加，从而使土壤体的体积发生变化，进而引起地表下沉。
二、土壤固结沉降计算步骤1. 确定土壤的物理性质：首先需要对土壤进行采样和测试，确定其物理性质，包括颗粒组成、密度、比重、含水量等。
2. 确定土壤压缩指数：土壤的压缩指数是描述土壤固结特性的一个参数，它反映了土壤在孔隙水排泄时产生的体积变化。
可以通过实验室试验或现场试验来确定土壤的压缩指数。
3. 计算有效应力变化：有效应力是土壤颗粒之间的接触力，它与孔隙水的排泄和土壤体的变形密切相关。
通过施加相应的荷载或水头来模拟土壤中的应力变化情况。
4. 进行土壤固结计算：根据土壤的物理性质、压缩指数和应力变化等参数，采用相应的计算方法对土壤的固结沉降进行计算。
5. 验证计算结果：进行现场观测和监测，对计算结果进行验证，以确保计算的准确性和可靠性。
三、土壤固结沉降计算的应用土壤固结沉降计算在土木工程中有着广泛的应用。
它在建筑物的基础设计、地基加固和地下工程的施工过程中起着重要的指导作用。
通过准确计算土壤固结沉降，可以合理选择基础的类型和尺寸，预测地基沉降的情况，从而确保建筑物的安全和稳定。
四、总结土壤固结沉降计算是土木工程中不可或缺的一项工作，它对于建筑物的设计和施工具有重要的指导意义。
本文介绍了土壤固结沉降的基本原理和计算步骤，并强调了其在实际工程中的应用价值。
做好土壤固结沉降计算工作，对于保证土地利用的安全和可持续发展具有重要意义。
土石坝分期固结沉降计算
(下转第 47 页)
41
一步验证而且推广应用起来比较复杂 ,现行规范所采用的强度控制条件偏于保守 ,算得的加劲 环临界压力偏低 ,计算公式与假定条件有一定的出入 ; Amstutz 法由于应用范围的限制 , 其简化 公式精度受到影响 ; Svoisky 法由于没有考虑有效翼缘以外管壁所承担的外压 , 因而计算值偏 高 ,而且 Svoisky 法的第一种屈曲形式还未经工程实践和实验验证 ; 而 Jacobsen 法没有受到诸 如 Amstutz 法范围的限制 ,又克服可 Svoisky 法没有考虑有效翼缘以外管壁的外压等不足 , 因 此 Jacobsen 法具有一定的工程实用价值 。
avi ———第 i 土层的压缩系数 , kg/ cm2 ; m ———排水系数 ,双面排水 015 ,单面排水 110 ,心墙应考虑侧向排水影响 ;
hi ———排水距离 ,对于心墙应取计算点的心墙厚度 ; Ujt ———第 j 层的固结度 ,计算方法同 Uit ; 其余符号意义同前 。
第 i 层在运行期内的最终沉降为 ,本层及其下伏层在运行期的荷重作用下 ,已完成的与施
3. 3 分期固结沉降计算方法
根据坝体分期固结的特点 ,自上而下地把坝体在计算年度形成的剖面划分为几层 ,采用分
层总和法计算沉降 :
第 i 层在施工期的沉降量为其上覆土层及本层荷重作用下 , 本土层和其下伏土层在其后
续施工期内的固结压缩量之和 ,即第 i 层在施工期的第 t 施工年度的沉降量为 :
目前 ,有限元法应用的本构关系都不能反映土层的变形与时间的关系 ,因而也不能全面反 映坝体沉降的分布规律 。
3 分期固结沉降计算方法
土层的沉降过程 ,是在一定的受力条件下的固结过程 ,是孔隙压力与有效应力的转化过程 。 土石坝由于其分层碾压施工的特点 ,受力历史和固结沉降具有明显的分期特征 。 3. 1 土石坝各土层的受力特点 施工期 ,坝体各已填筑土层随着坝体的升高 , 所受压力不断增加 。竣工后 , 坝体底部土层 承受的荷重大 ,但其下压的可压缩土层薄 ; 坝体顶部土层虽然其下压的土层厚 ,但所受荷重小 ; 坝体中部其荷重和可压缩土层厚适中 ,这种组合使坝体中部的沉降达到最大 。有关的实测资 料也证明了这一点 。
主固结沉降 次固结沉降 瞬时沉降
主固结沉降次固结沉降瞬时沉降1.主固结沉降是由于土体在长期荷载作用下产生的沉降变形。
Primary consolidation settlement is the settlement deformation caused by long-term loading on the soil.2.次固结沉降是由于土体在剧烈荷载或多次荷载作用下产生的沉降变形。
Secondary consolidation settlement is the settlement deformation caused by severe or repeated loading on the soil.3.瞬时沉降是由于土体在短时间内突然受到荷载作用而产生的瞬时变形。
Instantaneous settlement is the instantaneous deformation caused by sudden loading on the soil over a short period of time.4.主固结沉降是土体的渗透变形与排水过程的结果。
Primary consolidation settlement is the result of the permeation deformation and drainage process of the soil.5.次固结沉降是在主固结沉降后发生的迟滞性变形。
Secondary consolidation settlement occurs as a delayed deformation after primary consolidation settlement.6.瞬时沉降会在荷载施加后立即产生，但通常只占总沉降的一小部分。
Instantaneous settlement occurs immediately after loading, but usually only accounts for a small portion of the total settlement.7.主固结沉降是最终的沉降变形，代表了土体承载能力的逐渐恢复。
固结、沉降、筑坝用土石料及填筑标准
某高速公路路基填筑工程
总结词
交通基础设施，高标准路基，长期稳定性
详细描述
某高速公路路基填筑工程是交通基础设施的重要组成部分，对路基的填筑标准和稳定性要求极高。该 工程采用了高质量的土石材料，经过合理的压实和排水设计，确保路基长期稳定，为高速公路的安全 运营提供了保障。同时，该工程还注重环境保护，减少施工对周边生态的影响。
固结、沉降、筑坝 用土石料及填筑标 准
目录
• 固结与沉降 • 筑坝用土石料 • 填筑标准 • 工程实例
01
CATALOGUE
固结与沉降
固结理论0102来自03固结理论概述
固结理论是研究土体在压 力作用下孔隙水排出、体 积减小、密度增加的过程 的理论。
固结过程
土体在有效应力作用下， 孔隙水逐渐排出，土颗粒 重新排列，土体逐渐密实 。
影响，为机场的长期运营提供了保障。
THANKS
感谢观看
性和排水性能。
填筑施工方法
1 2 3
分层填筑
填筑时应将填筑材料分层摊铺，每层厚度应符合 设计要求，一般为20~30cm。
压实
填筑材料摊铺后应进行压实，以增加填筑体的密 实度和承载能力。压实方法包括振动压实、夯实 等。
排水措施
在填筑体内部设置排水系统，以排除填筑体内的 水分，防止渗漏和变形。排水系统包括排水沟、 排水管等。
固结系数
描述土体固结速度的参数 ，与土的渗透性、压缩性 等因素有关。
沉降计算
沉降量计算
根据土体的应力状态、压 缩性等参数计算土体沉降 量。
沉降观测
通过沉降观测数据，分析 土体的沉降规律和趋势。
沉降控制
采取相应措施控制土体沉 降，以满足工程需求。
土的固结沉降
土的固结与沉降consolidation and settlement of soilt LJ de gLJJIe yu eher1Jlong 土的固结与沉降(consolidation and Sett- lement of 5011)固结是饱和土体在应力作用下，水从孔隙中排出，压缩变形量随时间而增长的全过程。
沉降是在应力作用下土体发生压缩或剪切变形而引起的垂直位移。
在饱和土固结过程中，开始作用的应力全部由孔隙水所承担，随着孔隙水的排出和体积的压缩，土中超孔隙水压力消散，粒间有效应力相应增长，直至超孔隙水压力全部转化为有效应力为止。
固结的快慢取决于土的渗透性和排水条件，透水性低、排水途径长则固结过程慢。
所有粗粒土和低饱和度的细粒土，在应力作用下的固结过程极快;而对饱和或接近饱和的细粒土则需考虑固结过程中其力学性质的相应变化。
土的固结 (l)主固结与次固结。
主固结是超孔隙压力消散和有效应力增长的过程。
在主固结结束后，在有效应力基本不变情况下，由于土骨架蠕变而引起的缓慢体积压缩过程称为次固结。
对软勃土、淤泥等土层，次固结引起的沉降量可占较大比重，不可忽视。
(2)先期固结压力和超固结比。
土体内某点在历史上曾经受过的最大垂直压力称为先期固结压力P。
，可以从压缩试验的产logP曲线上求得。
它和该点现有的有效垂直压力P。
之比称为超固结比伙了R。
‘x〕R一1为正常固结，表示土体在上覆土重压力下正好完全固结; ‘灭，R>1为超固结，表示土体在历史上曾承受过的最大压力超过现存的上覆土重压力洲〕(〕R<1为欠固结，表示土体在上覆土重压力下尚未完全固结。
这3种不同固结历史的土的固结和压缩特性有很大差别。
(3)固结理论。
用于进行土体在应力作用下孔隙水压力消散过程的计算。
常用的是K.太沙基(K.Te- rzaghi)的单向固结理论，它假设:土是均质、饱和的; 土骨架和水是不可压缩的;固结过程中土的渗透系数 k和压缩系数a之比为常数;渗流服从达西(H.P.G. Darcy)定律;载荷瞬时施加;只能沿垂直方向单向排水和发生压缩。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
土的固结与沉降
consolidation and settlement of soil
t LJ de gLJJIe yu eher1Jlong 土的固结与沉降(consolidation and Sett- lement of 5011)固结是饱和土体在应力作用下，水从孔隙中排出，压缩变形量随时间而增长的全过程。
沉降是在应力作用下土体发生压缩或剪切变形而引起的垂直位移。
在饱和土固结过程中，开始作用的应力全部由孔隙水所承担，随着孔隙水的排出和体积的压缩，土中超孔隙水压力消散，粒间有效应力相应增长，直至超孔隙水压力全部转化为有效应力为止。
固结的快慢取决于土的渗透性和排水条件，透水性低、排水途径长则固结过程慢。
所有粗粒土和低饱和度的细粒土，在应力作用下的固结过程极快;而对饱和或接近饱和的细粒土则需考虑固结过程中其力学性质的相应变化。
土的固结(l)主固结与次固结。
主固结是超孔隙压力消散和有效应力增长的过程。
在主固结结束后，在有效应力基本不变情况下，由于土骨架蠕变而引起的缓慢体积压缩过程称为次固结。
对软勃土、淤泥等土层，次固结引起的沉降量可占较大比重，不可忽视。
(2)先期固结压力和超固结比。
土体内某点在历史上曾经受过的最大垂直压力称为先期固结压力P。
，可以从压缩试验的产logP曲线上求得。
它和该点现有的有效垂直压力P。
之比称为超固结比伙了R。
‘x〕R一1为正常固结，表示土体在上覆土重压力下正好完全固结; ‘灭，R>1为超固结，表示土体在历史上曾承受过的最大压力超过现存的上覆土重压力洲〕(〕R<1为欠固结，表示土体在上覆土重压力下尚未完全固结。
这3种不同固结历史的土的固结和压缩特性有很大差别。
(3)固结理论。
用于进行土体在应力作用下孔隙水压力消散过程的计算。
常用的是K.太沙基(K.Te- rzaghi)的单向固结理论，它假设:土是均质、饱和的; 土骨架和水是不可压缩的;固结过程中土的渗透系数k和压缩系数a之比为常数;渗流服从达西(H.P.G. Darcy)定律;载荷瞬时施加;只能沿垂直方向单向排水和发生压缩。
由此导出固结微分方程。
.典_鱼了护咨~IJ (1) 方程的解为u一f(，I’v .2)(2) 式中“为研究点的超静水压力;:为研究点在地面以下深度;t为瞬时加载后经历的时间;Cv一k(l+。
l)/ (y、a)为固结系数，了，为水的容重，尸、为土层固结前的初始孔隙比;T，一Cvt/HZ为时间因子.月为最大排水距离。
用上式解出某一时刻t时z深度处某点的孔隙水压力，它与固结前的起始孔隙水压力之比为l时刻该点的固结度，再根据各点的固结度算出整个土层的平均固结度。
M.A.比奥(M.A.Bi以)于1941年提出了三向固结理论。
该理论考虑了三向变形、三向排水条件及土体内主应力和为非常数的特点.将变形和渗流祸合而得出精确解。
由于计算十分繁复，仅在近代计算技术和电子计算机发展的条件下，三向固结理论才开始用于工程实践。
K.太沙基假定在恒定外荷重下土体内任一点的主应力和不变.导出简化三向固结微分方程，并求得近似解。
土体沉降土体在应力作用下发生的垂直变形. 可以分为瞬时沉降、主固结沉降和次固结沉降。
瞬时沉降为加荷瞬间因剪切变形而引起的沉降.主固结沉降和次固结沉降则相应于主固结和次固结过程中发生的沉降。
一般戮性土层以主固结沉降为主，砂性土层固结很快，瞬时沉降和主固结沉降区分不开。
计算的沉降量和不均匀沉降必须小于各类建筑物的允许值，以保证安全和正常运行。
最常用的沉降计算方法是基于弹性理论的分层总和法，即土层的总沉降量S等于各分层沉降量5.之和。
“一沙一菩架若介从一荟价瓦(”沙一”】’‘云(3) 式中H为!层土的厚度;a一一少/△户一(约一‘)/ (P2一Pl)，为!层土的压缩系数;自，心，PI.八分别为i层土起始和终了时的孔隙比和垂直有效压力，由压缩曲线得
出。
由于土体沉降一般具有三向性质，不考虑侧向变形的分层总和法计算结果往往与
实测值有较大差别，有必要加以修正。
如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。