河海大学高等土力学-固结与流变doc资料.ppt

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1、河海大学高等土力学-固结与流变第一节概述什么是固结过程，现象。描述过程的学说或数学表达。固结理论太沙基Terzaghi，比奥特Biot。第一节概述流变次固结过程、现象。吹填土等的固结问题研究。大变形固结理论蠕变，松弛，流动，长期强度。第二节太沙基固结理论由荷载引起的主固结变形在荷载作用下，土体中的孔隙水排出和孔隙气(非饱和土)的压缩引起土骨架错动和土体的变形。土颗粒和水是不可压缩的。第二节太沙基固结理论固结变形产生的过程tSSd：初始瞬时沉降Sc：主固结沉降Ss:次固结沉降第二节太沙基固结理论一维太沙基固结理论及其解pσz=p不透水层饱和压缩层物理模型p第二节太沙基固结理论

2、固结理论的基本假设：材料是均质，饱和，线弹性；土体变形是微小的；土颗粒和孔隙水是不可压缩的；渗流满足达西定律；土体变形和其中渗流是竖向的；荷载一次施加且保持不变。第二节太沙基固结理论固结理论方程的建立土骨架的体积变化＝孔隙体积的变化＝流入流出水量差第二节太沙基固结理论定解条件的补充0zH:u=pz=0:u=0z=H:uz初始条件：边界条件：p不透水z排水面Hzuo第二节太沙基固结理论实际条件下的初始条件工程背景H小，p面积大自重应力附加应力底面接近零自重应力附加应力和3类似底面不接近零应力分布基本情况12345不透水透水papb=1==0>1<1第二节

3、太沙基固结理论固结方程的解通解可由分离变量法求得;特解由初条和边条确定相关参数得到。边界、荷载、时间？第二节太沙基固结理论固结方程解的应用推求St或t第三节太沙基多维固结理论固结方程(假设总应力不变,变形三方向)Carrillo定理（一次加载，齐次边条）第三节太沙基多维固结理论轴对称固结方程的解（Barron,1948）自由应变条件解;等应变条件解。Hansbo,赵维炳，谢康和。多维太沙基固结方程数值解(后续)轴对称转化成平面问题:砂墙第四节Biot固结理论固结理论的假设均质、饱和、线弹性;微小变形；土颗粒和水不可压缩；渗流满足达西定律。平衡方程有效应力表示的弹性力学平衡方程物理方

4、程几何方程位移表示的平衡方程（三向位移、孔压）第四节Biot固结理论平衡方程第四节Biot固结理论连续方程土骨架的体积变化＝孔隙体积的变化＝流入流出水量差第四节Biot固结理论固结方程的解4个未知数：三向位移+孔压4个方程：三条平衡+连续方程补充边界条件和初始条件数值解法第四节Biot固结理论发展概况1969年由Sandhu和Wilson提出1975年在河海大学开展有限元法求解研究商用程序的开发研究第四节Biot固结理论单元平衡方程第四节Biot固结理论单元连续方程第四节Biot固结理论单元增量形式的平衡方程单元增量形式的固结方程第四节Biot固结理论总体平衡方程(全量)总体平衡方

5、程(增量)第四节Biot固结理论总体连续条件和连续方程Biot固结理论有限元方程位移增量孔压全量第四节Biot固结理论初始条件初始孔压(超静)初始位移转化成初始荷载第四节Biot固结理论边界条件孔压已知边界不透水边界约束孔压自由度连续方程照用截取边界位移约束、孔压约束第四节Biot固结理论时间步长孔压第四节Biot固结理论Biot与Terzaghi固结理论的比较（1）假设：总应力不变（Terzaghi固结理论）1、Biot固结理论退化成Terzaghi固结理论2、静止侧压力系数须为1.03、土体将出现不可能的变形4、只有一维条件下才是严格的固结理论第四节Biot固结理论Biot与T

6、erzaghi固结理论的比较（2）求解方法Terzaghi固结理论：优缺点Biot固结理论：优缺点Biot与Terzaghi固结理论的比较（3）曼德尔效应第四节Biot固结理论Terzaghi1883年10月2日生于匈牙利--奥匈帝国;1904年毕业格拉茨技术大学,在部队服役一年期间利用业余时间翻译“野外地质概况”;1906年在维也纳的一家建筑公司工作,主要进行设计工作,并作为HighAswanDam的顾问专家;开始对岩溶地质产生兴趣;第一次世界大战爆发,移居俄国;1910年回到格拉茨技术大学并通过论文博士答辩。第四节Biot固结理论Terzaghi1911年第一次去美国，参加灌溉

7、工程建设；1914年-1918年为奥地利空军工作，机场；1916年由他在格拉茨技术大学的老师举荐，被外交部派到依斯坦布尔任道路和铁路基础工程教授；大战结束，但生活和工作陷入困境;在管涌破坏和粘土沉降时间特性基础上1925出版“SoilMechanicsbasedonSoilPhysics”第四节Biot固结理论Terzaghi1925年作为访问教授到MIT工作,试验和顾问;培养大批学生,其中来自维也纳的Casagrande;1929年回维也纳技术大学,水力学和土力学;