固结度的计算.
问:什么是孔隙比e、孔隙率n,二者的关系

问:什么是孔隙比e 、孔隙率n ,二者的关系。
孔隙比为土中孔隙的体积与土粒的体积之比;孔隙率为土中孔隙的体积与土的体积之比;关系为:n=e/(1+e),或e=n/(1-n) 。
问:固结度。
在某一固结应力作用下,经某一时间t 后,土体发生固结或孔隙水应力消散的程度。
问:在压力作用下,饱和土体固结的力学本质是什么?在某一压力作用下,饱和土体的固结过程就是土体中的超孔隙水应力不断消散、附加有效应力不断增加的过程,即超孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程。
问:土的级配曲线的特征可用哪两个系数来表示?这两个系数是怎样定义的?答:不均匀系数u C 和曲率系数c C1060d d C u = , ()6010230d d d C c =10d ,30d ,60d 为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为10%,30%,60%时所对应的粒径。
问:请写出无侧向变形条件下的压缩量计算公式,并指出各个量的含义。
H e e S 11+∆-=或 PH e a S v ∆+=11 或 H E P S s ∆= S 为压缩量,H 为试样的高度,a v 为压缩系数,e 为孔隙比,Es 压缩模量。
问:简述渗透变形的产生条件。
根据渗透破坏的机理,可将产生渗透变形的条件分为两种类型,其一是动水压力和土体结构,它们是产生渗透变形的必要条件;另一类则是地质条件和工程因素,称之为充分条件。
只有当土具备充分必要条件时,才发生渗透破坏。
问:简述有效应力的原理。
有效应力原理的研究内容就是研究饱和土中这两种应力的不同性质和它们与全部应力的关系。
有效应力原理归纳起来可由下面两个要点表达:饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为有效应力和孔隙水压力两部分; 土的变形与强度的变化仅决定于有效应力的变化。
问:一均质无粘性边坡,sat γ为203/m KN ,30=ϕ°,坡角25°,试问干坡或完全浸水时,其安全系数是多少?有顺坡渗流发生时,坡角为多少度边坡将达到极限平衡状态?解:在干坡或浸水时,安全系数为:αϕtg tg F s ==0.577/0.466=1.24 有顺坡渗流发生边坡达到极限平衡状态时:Fs=1,则sattg tg γϕγα'==(20-9.8)×0.577/20=0.21 坡角为:o39.16=α问:土粒比重为2072,饱和度为37%,孔隙比是0.95,当饱和度提高到90%时,每立方米应加多少水?解:Vv = eVs = V – Vs ,每立方米的土粒体积为: Vs = V/(1+e) = 1/(1+0.95) = 0.513 m 3Vv = eVs = 0.95×0.513 = 0.487 m 3当Sr = 37%时, V w1 = SrVv = 0.37×0.487 = 0.18 m 3当Sr = 90%时, V w2 = SrVv = 0.90×0.487 = 0.438 m 3则 ∆Vw = 0.438 – 4.18 = 0.258 m 3 应加水:∆Ww = w w W ∆γ = 10×0.258 = 2.58kN问:有一8m 厚的饱和粘土层,上下两面均可排水,现从粘土层中心处取得2cm 厚的试样做固结试验(试样上下均有透水石)。
真空排水预压加固地基计算说明

真空排水预压加固地基计算说明以ZK1为例进行计算: 1 沉降计算固结沉降量c S 采用单向压缩分层总和法进行计算,公式如下:i iii ci h e e e S ∆+-=∆0101 总压缩量为:∑=∆=ni ci c S S 1式中:ci S ∆——第i 层的压缩量;i e 0——第i 层中点土的自重应力所对应的初始孔隙比,由室内压缩试验e-p 曲线求得;i e 1——第i 层中点土的自重应力与附加应力之和所对应的初始孔隙比;i h ∆——第i 层土层的厚度。
根据工程地质报告,岩土层物理力学指标及承载力建议值如下表:相关计算结果如下:因此,固结沉降量cm S S ni ci c 5.961=∆=∑=最终沉降量S 包含三部分:初始沉降量、固结沉降量、次固结沉降量,计算公式为:cm S m S c s 8.1155.962.1'=⨯==式中25.1~1'=s m ,地基软弱土层厚度大时取大值。
鉴于填土深度大于22.3m 的土层压缩量非常低,因此固结度主要计算0~22.3m 土层。
固结度计算公式为:t t ae U β--=1式中:2/8π=a ,2224)(8HC d G J F C ve n h ππβ+++= h C C v 、——竖向和水平固结系数,根据试验确定为s cm /10123-⨯;n F ——井径比因子,计算公式为2222413)ln(1n n n n n F n ---=,式中w ed d n =,排水圆柱等效直径d a d e 1=,d 为垂直排水通道间距,取值100cm ,1a 为换算系数,对正三角形布置取值1.05;等值砂井直径πδ)(2+=b d w ,b 为塑料排水板宽度,取值10cm ,δ为塑料排水板厚度,取值0.4cm 。
G ——井阻因子,计算公式为ws w h d LF q qG 4/⨯=,其中,垂直排水通道的 流量L d k q w h h π=)/(3s cm ;w q 为垂直排水通道的通行能力,取值 25s cm /3;h k 为水平向渗透系数,取值s cm /1047-⨯;L 为垂直排 水通道的打入深度,取值2500cm ;s F 为安全系数,取值6。
求解固结系数的三种方法

求解软土固结系数的三种方法【摘要】固结系数作为软土地基变形分析和软土地基加固设计的关键参数,它的准确获取具有重要的工程实践意义。
目前对固结系数的求解有多种方法,常用的是室内试验求解,主要使用时间平方根法,时间对数法。
但是这两种方法在图形的读数中存在很大的误差,不同实验者求出不同的结果,而且相对误差较大。
本文中采用了赵春风教授的固结系数的新三点计算法。
可以不使用固结系数求解过程中的变形与时间曲线求得,减少了误差。
【关键词】固结系数;时间对数曲线法;时间平方根法;新三点计算法1.引言固结系数Cv是太沙基(Terzaghi)一维固结理论中的一个重要参数,与固结过程中的超静孔隙水压力(u)的消散速率错误!未找到引用源。
/错误!未找到引用源。
成正比,其大小反映软土固结快慢的程度,即固结系数为反映土层固结特性的参数。
固结系数既是一项重要的土的试验指标,也是软土地基处理设计中的关键参数,特别在软基处理采用排水固结法时,固结系数更是一项必不可少的指标。
固结系数有效、准确的获取对基础沉降的正确预测有着决定性的意义。
因此,有必要对确定固结系数的方法进行系统的研究。
[9]太沙基理论假定土的参数在压缩过程中是均一不变的,其中固结系数C v是一个估计变形速率的重要参数。
C v的表达式为C v= k(1+e0)/wγm v,在固结过程中,渗透系数k和压缩系数m v均呈递减趋势,而计算出来的C v一直被当作常数。
大量的试验结果表明,固结系数C v是随着有效应力水平的变化而变化的,特别在前期固结应力的前后,他们的差别是非常大的。
[10]2.软土固结系数计算方法[9]根据前人的研究结果把确定固结系数的方法分为四大类:第一类是室内固结试验法;第二类是现场试验法;第三类是间接推算法;第四类是反演分析计算法。
室内试验确定固结系数的方法以时间对数法、时间平方根法、Scott法、反弯点法、三点法、Asaoka法、速率法、Rectangular hyperbola法、Parnian法、两点法、标准曲线比拟法、t60法、张仪萍法等为代表。
关于软土固结度的若干确定方法

av 为体积压缩系数 , H 为压缩层厚度 , e 为孔隙 ( 1 + e)
比 , K为渗透系数 , av 为压缩系数 。
3 实测沉降法
固结度 , 就是指在某一附加应力下 , 经某一时间 t后 , 土体发生固结或孔隙水应力消散的程度 。若压 缩层内 u0 为均匀分布 , 则整个压缩层 t时刻平均固结 度 U为:
林 茂等 : 关于软土固结度的若干确定方法
・1 9 ・
关于软土固结度的若干确定方法
林 茂 吕凡任
(扬州职业大学建筑工程系 江苏扬州 225009 )
摘 要 软土地基固结度是衡量软土地基处理效果优劣的一个很重要指标 。为及时了解软土 地基处理中固结度的变化 , 本文叙述了若干固结度的确定方法 , 阐明了各种方法的确定依据 , 从 而为工程建设提供参考 。 关键词 软土 地基处理 固结度
8 结论
静力触探由探杆将探头贯入土层 , 首先引起探头 锥尖以下局部土层的压缩 , 于是土对锥尖产生阻力 。 由于贯入力超过土的阻力 , 土体让出探头体积部分 , 土又向探头周边挤压 , 土体主要受到压缩变形 , 压力 来自探头锥面的法线方向 , 所以单桥静力触探所测出 的比贯入阻力 P s 和压缩模量 E s 在测试机理上是相近 的 , 因而两者呈线性关系 , 利用两者的线性关系便可 以在静力触探比贯入阻力和压缩模量之间建立相关经 验公式 , 从而可直接通过经验公式用比贯入阻力求出 相应的土层压缩模量 。文献 [ 3 ]、 [ 4 ] 做了大量的 统计对比研究 , 得出了不同土质的压缩模量与静力触 探比贯入阻力的经验公式 , 利用经验公式可求得土层 压缩模量 E s , 而 E s = ( 1 + e0 ) / av , 在初始孔隙比 e0 的基础上求出压缩系数 av , 从而可得到固结系数 Cv , 最终根据公式 ( 1 ) 求出固结度 。但不同土质压缩模量 与静力触探比贯入阻力的关系公式需进一步强化研 究 , 以便建立经验公式数据库 。
土力学-第四章地基的沉降计算3

z k p0
II. 荷载不是瞬时施加。 因此,不同的附加应力条件下,其固结度的公式也不同。
那么,怎么求解其他应力条件下的固结度呢?
叠加原理
U F U a Fa U b Fb
任意随深度而变的应力图形可以分解为若干个图形,则 总应力图形的固结度乘上其总应力面积,等于各分力应 力图形的固结度乘上各应力面积之和。
1 U (t ) 1 2 Hp
udz
0
并代入u的表达式
U (t ) 1 2
1 exp( M 2Tv ) U (Tv ) (U与Tv为一一对应关系) 2 m0 M
近似式
U (Tv ) 1
8
exp( 2
2
4
Tv ) (U (t ) 30%)
U(t)是Tv的单值 函数,Tv可反映 固结的程度
(2)有效应力逐渐增大,最终与总应力相等。 (3)变形随固结过程逐渐增大,最终达到稳定。
11
2、Terzaghi一维渗透固结数学模型
基本假定: 1. 土层是均质且完全饱和
2. 3. 4. 5. 6. 土颗粒与水不可压缩 水的渗出和土层压缩只沿竖向发生 渗流符合达西定律且渗透系数k保持不变 压缩系数av是常数 荷载均布,瞬时施加,总应力不随时间变化
de av du
dV
故孔隙体积变化与孔隙水压的关系为
1 ∂e dz 1 e ∂t
av u u dV dz mv dz 1 e t t
16
(3)由dQ=dV 建立固结方程
k 2u dQ dz 2 w z
由此得到固结方程
u dV mv dz t
∂ 2u ∂ u Cv 2 ∂z ∂t
固结度及沉降计算

输入 输入 输入
输入 输入
处理方式
加荷时间
路基 填高
h (m )
填筑土 重度
(KN/m ³)
超载 高度
△ h(m)
加荷 速率 总荷载 qi Σ△ (Kpa p(Kpa) /d)αΒιβλιοθήκη Cv(垂 Ch(水β
直固结 平固结 系数 ㎡ 系数㎡
/d) /d)
Fr
F
涂抹区 水平渗 透系数
Ks
qw(竖 井纵向 通水量 (cm³ /s)
s(涂 砂层 抹区直 的渗 径ds与 透系 竖井直
数 径dw的 比值)
5E-08 5E-08 18 2.2049 19 2.1961 2.77 0.01599 4.98 1E-08
25
2
9.8E-08 6.5E-08 2.5 2.2838 20.6 2.2761 2.77 0.0006 5.05 2E-08
1.3 0.07 0.1 0.004 1.365 270 0.396
1.3 0.07 0.1 0.004 1.365
270 0.505 0.901
不考虑 井阻及
涂抹
考虑井 阻及涂 涂抹 井阻
抹
输入 输入 输入
(可取 (1/5 ~ 1/3Kh )
塑排板 输入 砂井计 算
可取= 2.0~ 3.0, 对中等 灵 敏粘性
水平渗 垂直渗 H
透系数 透系数 (软
Kh
Kv 土厚
(cm/s (cm/s 度,
Fn
井径 Fn(n>1 比n 5)
Fs
)
) m)
?塑排板预压考虑井阻涂抹计算时将系数中的fn用f代替计算公式里面t4代替04输入输入输入输入输入处理方式加荷时间路基填筑土填高重度hknmm?加荷超载速率总荷载高度qikpapkpahmdcv垂直固结系数dch水平固结系数d第0天第90天51921478133081001000674000674排水板排水板第0天第30天第30天第90天341919191267133081001000727000758133081001000727000758计算公式里面t4代替04不考虑井阻及涂抹考虑井阻及涂涂抹井阻抹可取1513kh塑排板输入砂井计算可取2030对中等灵敏粘性输入输入输入水平渗透系数khcms垂直渗h透系数软kv土厚cms度mfn井径fnn1比n5fsfrfs涂qw竖涂抹区砂层抹区直井纵向水平渗的渗径ds与通水量透系数透系竖井直cm?ks数径dw的s比值1e082525e085e081822049192196127700159949898e0865e0825228382062276127798e0865e0825228382062276127700006505000065052e082e08252522输入输入输入de砂井有效影响范围直径126输入塑排塑排桩间板当板宽距d量直度径dp塑排板厚度t天u120070100042700824130071300701000413650100041365270039627005050901
实测孔隙水压力固结度计算方法探讨

实测孔隙水压力固结度计算方法探讨侯健飞(天津港建设公司,天津 300256)摘要:在采用排水预压法加固地基时,孔隙水压力固结度U σ为孔隙水压力消散值与总超静水压力的比值。
本文根据大量的孔隙水压力观测结果,提出了一套由实测孔隙水压力u ~t 曲线,直接确定总超静水压力,进而计算孔隙水应力固结度的方法,回避了理论计算时被测点的应力增加总值、加固过程固结系数变化以及固结理论的基本假设和实际地基差异等因素造成的理论固结度与实际情况的差异。
该方法经实际应用,效果较好,可在孔隙水压力固结度计算中参考。
关键词:排水预压法;孔隙水压力;孔隙水压力固结度计算1问题的提出在采用排水预压法加固地基时,孔隙水压力固结度采用如下表达式〔1〕:%1000⨯∆=u uU σ (1) 式中:U σ:孔隙水压力固结度;u 0:孔隙水压力值,即地基承受的总超静水压力; Δu :孔隙水消散值,Δu =u 0-u t ;u t :预压加固过程中t 时刻的孔隙水压力值;由表达式(1),只有当u 0和u t 都准确时才能得到可靠的孔隙水压力固结度U σ。
对于u 0,为在上覆荷载作用下,由所计算位置的正应力σx 、σy 、σz 和一组剪应力τ作用而产生,在被加固地基处于欠固结状态时,u 0值还应包括由于地基欠固结引起的那部分超静水压力。
理论计算中,上覆荷载产生的地基附加应力,目前一般假定地基土是连续、均匀、各向同性的完全弹性体,然后根据弹性理论的基本公式进行计算;而欠固结部分引起的超静水压力要确定地基在自重作用下的固结程度。
对于u t 的计算,仅有一维固结和三维轴对称问题情况下存在解析解,且建立解析解的基本假设如下:(1) 土是均质、各项同性且饱和;(2) 土的压缩完全由孔隙体积的减少引起,土粒和孔隙水是不可压缩的; (3) 孔隙水的向外排除符合达西定律;(4) 土的固结系数在整个渗流过程保持不变。
但是,由于地基在沉积历史上沉积环境的差异,地基土是成层分布的,并且各土层的地质情况差异很大,地基土的理想均质实际是不存在的;对于被加固地基,其为弹塑体,而非弹性体,属于大变形非线性问题;大量的原状土取土试验成果证明,地基土的饱和度大多无法保证为100%;孔隙水的渗流也难以达到完全符合达西定律,地基土的固结系数实际是随着加固过程是变化的〔2〕。
软土路基固结度实例分析

软土路基固结度实例分析摘要:结合工程实例,根据实测沉降值采用双曲线法推算最终沉降值,分别与分层总和法和有限单元法计算地基的沉降值进行比较,分析产生差异的原因,最终得出结论:用双曲线法推算最终沉降比分层总和法和有限单元法更接近实际。
关键词:固结度;沉降;双曲线法;分层总和法;有限单元法1引言软土路基地基固结度,是关系能否铺轨(公路为铺设路面)以及影响工后沉降的重要指标。
地基土固结度的计算方法有以下三种,但实质是一样的,就是采用不同的方法确定地基土的最终沉降。
方法一:根据现有的沉降观测资料,按双曲线法预测地基的最终沉降,将现已经完成的沉降量除以推算的最终沉降,得到地基土的固结度。
方法二:根据分层总和法计算荷载作用下的总沉降量,然后将已完成的沉降量除以,得到地基土的固结度。
方法三:采用平面有限元分析在荷载作用下地基的沉降变化,然后将除以计算得到的沉降,即得的地基土的固结度。
本文以某大桥桥头路基K36+871为例,结合实测沉降数据,计算分析地基土的固结度。
2固结度分析K36+871属于桥头路基,采用塑料排水板+土工格栅加固软土地基。
土工格栅对地基土的均匀沉降以及对路堤填土有约束作用;塑料排水板对加快地基土排水固结及增强地基土的强度具有重要的作用。
2.1用双曲线法推算地基的最终沉降取沉降初始值=58mm为初始状态,从实测值中求得系数,。
最终沉降,而半年后观测的沉降,从和相比较看,地基土的固结度达到了95%,地基土的沉降基本上已经完成。
2.2用分层总和法求地基在路基荷载作用下的沉降附加应力计算对称梯形荷载作用下地基内任一点的应力可用弹性理论求得。
其附加应力的计算图式见图1,计算公式如下:下式中是指CO′的长度,是指OO′的长度,是指M点距离中心轴的水平距离。
图1 梯形荷载作用下地基附加应力计算图式(1)令,,,则:(2)其中(3)其中其中即得(4)K36+871断面填土标高为7.01m,原地面标高为2.67m,实际填土高为4.347m 高,按照1:1.5放坡,可得到,,计算路基中心地基的沉降,所以,路基荷载,按照上述公式可以分别计算地表以下0.9m,1.8m,2.7m,4.6m,6.35m,8.1m,9.85m,11.6m,13.35m,15.1m,17.1m,19.1m等各点的附加应力,其值见下表所示。