土的固结及固结系数确定.共24页文档
高等土力学部分知识总结
高等土力学部分学问总结第七章土的固结理论1.固结：所谓固结，就是在荷载作用下，土体孔隙中水体渐渐排解，土体收缩的过程。
更准确地说，固结就是土体超静孔隙水应力渐渐消散，有效应力渐渐增加，土体压缩的过程。
（超静孔压渐渐转化为有效应力的过程）2.流变：所谓流变，就是在土体骨架应力不变的状况下，土体随时间发生变形的过程。
次固结：孔隙压力完全消散后，有效应力随时间不再增加的状况下，随时间进展的压缩。
3.一维固结理论假定：一维（土层只有竖向压缩变形，没有侧向膨胀，渗流也只有竖向）；饱和土，水土二相；土体匀称，土颗粒和水的压缩忽视不计，压缩系数为常数，仅考虑土体孔隙的压缩；孔隙水渗透流淌符合达西定律，并且渗透系数K为常数；外荷载为均布连续荷载，并且一次施加。
固结微分方程：u为孔隙水压力，t时间，z深度渗透系数越大，固结系数越大，固结越快；压缩系数越大，土体越难压缩，固结系数就小。
土的固结系数，与土的渗透系数K成正比和压缩系数成反比。
初始条件：t=0，;边界条件：透水面u=0不透水面4.固结度：为了定量地说明固结的程度或孔压消散的程度，提出了固结度的概念。
任意时刻任意深度的固结度定义为当前有效应力和总应力之比U=平均固结度：当前土层深度内平均的有效应力和平均的总应力之比。
固结度U是时间因数Tv的单值函数。
5.太沙基三维固结理论依据土体的连续性，从单元体中流出的水量应当等于土体的压缩量由达西定律：若土的各个方向的渗透系数相同，取将达西定律公式代入连续方程：太沙基三维固结理论假设三向总应力和不随时间变化即：即6.轴对称问题固结方程砂井排水引起的土中固结，在一个单井范围内可以看成轴对称的三维问题，包含竖向和径向两个方向水的流淌。
依据纽曼卡里罗定理：多向渗流时孔隙压力比等于各单向渗流时孔隙压力比的乘积。
则可以分解为两个式子，7.Biot固结理论假设：均质/饱和/线弹性/微小变形/土颗粒和水不行压缩/渗流满意达西定律方程建立：1.单元体的平衡微分方程2.有效应力原理，总应力为孔隙水应力和有效应力之和，而孔隙水不能担当剪应力 3.本构方程（线弹性），也可以考虑弹塑性矩阵[D]，将应力和应变联系起来 4.几何方程，将应变和位移联系起来，最终代入得到位移和孔压表示的平衡微分方程（有效应力和孔压表示的拉梅方程） 5.连续性方程，土的体积变化＝土体孔隙的体积变化=流入流出水量差。
第四章 土的固结4
Cc＜0.2 低压缩性土 0.2≤ Cc＜0.4 中压缩性土 Cc≥0.4 高压缩性土 压缩系数和压缩指数区别:前者随所 取的初始压力及压力增量的大小而 异，而后者在较高的压力范围内是 20 常数。
3、压缩模量Es 土在侧限条件下竖向压应力与相应竖向应变增量的比值， 或称为侧限模量 e p dp ES a Es d z H H 1 p
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§5.4 应力历史对压缩性的影响
（2）不管试样的扰动程度如何，当压力较大时，它们的压缩曲线都近 乎直线，且大致交于C点，而C点的纵坐标约为0.42eo，eo为试样的初 始孔隙比；
（3）扰动愈剧烈，压缩曲线愈低，曲率愈小；
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三、原始压缩曲线及压缩性指标 1、正常固结土原位压缩曲线的推求
假定： ① 土样取出以后e不变，等于原状土的初始孔隙比e0，因而， (e0, pc）点应位于原状土的初始压缩曲线上；
mv
1 + e 01
体积压缩系数与压缩模量关系：
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三、回弹曲线和再压缩曲线
土的卸载回弹和再压缩的特性——卸荷和再加荷的压缩试验。
回弹和再压缩曲线比初始压缩曲线平缓；加载到超过卸荷时的应力， 再压缩曲线与初始压缩曲线延长线重合。
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5.3
土的变形模量与弹性模量
一、土的变形模量
土体在无侧限条件下的竖向应力增量与相应竖向应变增量之比：
A m B 1 3 2 D
Pc
p(lg)
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§5.4 应力历史对压缩性的影响
三、 原始压缩曲线及压缩性指标
进行地基固结沉降计算时要考虑三种不同应力历史对土层压缩性的 影响，必须先解决下列两个问题： （1）是要确定该土层的前期固结应力和现有有效固结应力，借以判别 该土层是属于正常固结、欠固结还是超固结； （2）是推求得到能够反映土体的真实压缩特性的现场压缩曲线。这两 个问题都可以借助室内压缩e～lgp曲线来解决。 室内压缩曲线的特征 （1）室内压缩曲线开始时比较平缓，随着压力的增大明显地向下弯曲 ，当压力接近前期固结时，出现曲率最大点，曲线急剧变陡，继而近 乎直线向下延伸；
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 。
《土的压缩与固结》课件
课程目标
01
掌握土的压缩和固结的基本原理和计算方法。
02
了解土的压缩和固结的工程应用和实践案例。
03
培养学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
CHAPTER
02
土的压缩性
土的压缩性定义
土的压缩性是指土在 压力作用下体积减小 的性质。
土的压缩性是评价土 的工程性质的重要指 标之一。
土的压缩过程是不可 逆的，与土的固结不 同。
详细描述
在隧道工程建设中，土的压缩与固结对隧道 开挖面的稳定性和支护结构的受力状态具有 重要影响。隧道开挖过程中，需考虑土的压 缩性以控制隧道收敛和变形；同时，固结过 程会影响土体强度和隧道支护结构的稳定性 。因此，了解土的压缩与固结规律对于隧道
工程的安全施工和稳定性控制至关重要。
土的压缩与固结在边坡工程中的应用
固结系数的确定
固结系数是描述孔隙水排出速 度的参数，与土体的渗透系数 、压缩性和边界条件等因素有 关。
确定固结系数的方法包括室内 试验、原位试验和数值模拟等 。
固结系数的确定对于准确预测 土体的固结过程和工程安全具 有重要的意义。
CHAPTER
04
土的固结试验
固结试验设备
固结仪
用于模拟土体在压力作用 下的固结过程，通常由压 力室、加压系统、排水系 统等组成。
对未来研究的展望
01 02 03 04
随着工程建设的不断发展，土的压缩与固结的研究将越来越受到重视 。
未来研究可以进一步探讨土的压缩与固结的微观机制和本构模型，提 高土力学模型的精度和适用性。
此外，未来研究还可以加强土的压缩与固结与环境因素的相互作用， 如气候变化、污染物排放等对土的压缩与固结的影响。
地基处理之排水固结法
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第二十五页，共四十一页。
• 1、加载预压的计算步骤 • 由于软粘土地基抗剪强度低，不能快速加载
，必须分级施加，待上一级荷载作用下地基 强度可随下一级荷载时，才能施加下一级荷 载。在进行具体计算时，可先拟定一个初步 加载计划，然后校核这一加荷计划下地基的 稳定性和沉降。 （1）利用天然地基土的抗 剪强度，计算第一级容许施加的荷载 p1。 一般可采用以下几个公式估算：
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• （3）计算p1作用下达到设计要求的固结度 所需时间。达到某一固结度所需要的时间可 根据固结度与时间的关系求得（见本节有关 部分），时间求出来后，就可确定第二级荷 载开始施加的时间。
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• （一）选择塑料排水带或砂井，确定其断面尺寸 、间距、排列方式和深度；
• （1）排水竖井分普通砂井、袋装砂井和塑料排水 带。普通砂井直径可取 300~ 500mm，袋装砂井直 径可取 70~120mm。塑料排水带的当量换算直径 可按下式计算：
2(b) dp
• 式中 dp———塑料排水带当量换算直径 （mm） ；b———塑料排水带宽度 （mm）；δ———塑 料排水带厚度 （mm）。
1.4。荷载较大、地基土较软弱时取较大值，否则取 较小值。变形计算时，可取附加应力与土自重应力 的比值为 0 1的深度作为受压层的计算深度。
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• (8) 预压法处理地基必须在地表铺设与排水 竖井相连的砂垫层，砂垫层厚度不应小于 500mm。砂垫层砂料宜用中粗砂，粘粒含量 不宜大于 3%，砂料中可混有少量粒径小于 50mm的砾石。砂垫层的干密度应大于 1 5g/cm3，其渗透系数宜大于 1 10-2cm/s。在 预压区边缘应设置排水沟，在预压区内宜设 置与砂垫层相连的排水盲沟。
土的压缩与固结PPTPPT学习教案
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瞬时沉降是指在加荷后立即发生的沉降。对于饱和粘土来说，由于 在很短的时间内，孔隙中的水来不及排出，加之土体中的水和土粒 是不可压缩的，因而瞬时沉降是在没有体积变形的条件下发生的， 它主要是由于土体的侧向变形引起的，是形状变形。如果饱和土体 处于无侧向变形条件下，则可以认为Si=0。
① 一 般土 层 ：σ z=0.2 σsz； ② 软 粘土 层 ：σ z=0.1 σsz； ③ 一 般房 屋基础 ：Zn=B (2.5-0 .4lnB) ； ④ 基 岩或 不可压 缩土层 。
自重应力
(e)地基分层Hi
①不 同土 层界面 ； ②地 下水 位线 ； ③每 层厚 度不宜 0.4B或4 m ； ④z 变 化 明 显 的土 层，适 当取小 。
§4.2 地基最终沉降量的计算
p
t
可压缩层
σz=p
不可压缩层
S
S
最终沉降量S∞：
t∞时地基最终沉降稳定以后的 最大沉降量，不考虑沉降过程。
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一、地基最终沉降量分层总和 法 1、基本假定和基本原理
（a）假设基底压力为线性分布 （b）附加应力用弹性理论计算 （c）只发生单向沉降：侧限应力状态 （d）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降 （e）将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降
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（8）计算地基的沉降量。分别用式（4－13）计算各分层的沉降量，然 后累加即得
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3、计算步骤： (a)计算原地基中自重应力分布
(b)基底附加压力p0 p0 = p - d
地面
(c)确定地基中附加应力z分布
σz 是由基 底附加 应力 p -γd 引起的
固结实验
(en )t —— 最后一级压力下试样固结 1 小时的孔隙比；
(en )T —— 最后一级压力下试样固结 24 小时的孔隙比。 3．绘制 e - p 曲线 以孔隙比 e 为纵坐标，以压力 p 为横坐标，作孔隙比与压力的关系曲线（ e - p 曲线）。
4．计算某一压力范围内压缩系数 av （MPa −1 ）
压力
读数 时间
各级荷重 压缩时间
测微表 读数
压缩量
孔隙比 缩减量
校正前孔隙比 校正后孔隙比
PT
t
Ri
∑ ∆hi
∆ei
=
∑ ∆hi hs
ei = e0 − ∆ei
ei = e0 − k∆ei
KPa 时分 小时
mm
mm
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∑ ∆hi —— 某一压力下试样高度的累计变形量 mm。
4．绘制 e - p 曲线 以孔隙比 e 为纵坐标，以压力 p 为横坐标，作孔隙比与压力的关系曲线（ e - p 曲线）。
5．计算某一压力范围内压缩系数 av （MPa −1 ）
av
=
ei − ei+1 pi+1 − pi
式中： pi —— 某一压力值 MPa；
实验四 固 结 实 验
一、地基土在外荷载作用下，水和空气逐渐被挤出，土的骨架颗粒相互挤紧，因而引起土 层的压缩变形，土在外力作用下体积缩小的这种特性称为土的压缩性。
二、实验目的：测定土的压缩系数 av ，用以计算压缩模量、固结系数，估计渗透和控制建
筑物的沉降量。 三、实验方法: 标准固结实验、快速固结实验和应变控制连续加荷固结实验。
ei —— 相应于压力 pi 时的孔隙比。
七、实验名称_________________
固结系数单位
固结系数单位
固结系数是描述土壤固结性质的一个物理量，通常表示为Cc或Cs。
在土力学中，固结是指土壤颗粒在垂直荷载（如建筑物、道路、桥梁等）作用下发生压缩变形的过程。
固结系数是描述土壤固结变形的一个重要参数，其计算公式为固结指数=（侧限固结压力-细密限固结压力）/γ（γ为土壤的等效重，侧限固结压力和细密限固结压力的计算公式需要根据具体的土壤类型和试验方法进行确定），其单位首先要确定γ的单位。
Gamma（γ）是土壤的等效重，表示单位体积土壤的重量。
当土壤中没有空隙时，即土壤颗粒紧密堆积，其等效重为其密度。
若考虑到土壤中的孔隙率，即空隙占总体积的百分比，γ则应按照以下公式进行计算：γ=（1+e）ρg，其中e为土壤的孔隙率，ρg为重力加速度（9.81m/s^2）。
因此，γ的单位为N/m^3或kg/m^3。
Cc和Cs分别代表压缩性和压缩模量，两者都是固结系数的衍生参数。
Cc表示土壤压缩变形程度的大小，通常用于衡量粘性土壤的固结性能，其单位为无量纲。
Cs则表示实际应力下土壤体积变形的比例，其单位为kPa^-1或MPa^-1，常用于砂土和黏土等非粘性土壤的固结性能研究中。
在具体的固结计算中，需要根据所选定的试验方法确定各个参数的具体值，以确保计算得到的固结系数的准确性。
不同的土壤类型和试验方法会对固结系数的计算产生影响，这是需要注意的问题。
此外，固结系数是一个动态变化的物理量，会随着时间的推移和荷载的施加而发生变化，因此需要经常更新计算结果，以确保其准确性和可靠性。
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36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根