4.地基固结理论

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1、饱和土体的渗流固结理论地基固结理论：研究地基中超孔隙水应力消散规律的理论常用固结太沙基（Terzaghi）固结理论：一维固结理论理论：拟三维固结理论比奥（Biot）固结理论——三维固结理论1/58有效应力原理（1）饱和土体：u(1)ssws粒间应力孔隙水压力AssA土粒间接触面积与土的截面积之比有效应力，土体全s一般很小（s<1%），故11.0s面积上的粒间应力由于s很大，故ss0，令'，则得ss'u（2）非饱和土体：'(uu1)wa与饱和度等有关的土中气体压力试验参数2/58超孔隙水压力计算与孔压系数△

2、3等向加载土体u1B3△3△u1单元△1-△3△3剪切△土体3△u2u2A13单元超孔隙水压力：uuuB123A13斯开普顿公式：uB31A3孔压系数A、B3/58（1）等向固结阶段—孔压系数B的理论确定有效应力作用下土体的压缩：VmVmVumV1Bs03s031s03孔隙中的流体（水和气）的压缩：VmnVumnVBvv01v03土的体由于土颗粒不可压缩：积压缩1系数VVBv1/nmmvs饱和土体，m=0，B=1.0v土的

3、孔隙干土，mv=，B=0压缩系数4/58（2）剪切阶段—孔压系数A的理论确定uu1132322土骨架的压缩（按弹性理论）11VmV2mV3us013s013233孔隙的压缩VmnVuvv02111VVvuB2131331nmm/3vs设AABuA2131土体为弹性介质时A35/581饱和土体实际为弹塑性介质，A，一般可通过三轴试3验确定。uBUU试验：A3B()13A与应力水平有关！CU试验：uAB

4、()13施加偏应力前的孔压通常求土样破坏时的Af值：uufiAfB()13A值与土的性质有关：f高压缩性土的A值大；f正常固结土A=0.5~1.0；f超固结土的A值小，A=0~0.5，甚至可能为负值。ff6/58土的平均孔压系数A经验值Skempton&Bjerrum计算沉降(A)验算强度(A)f松散细砂2~3高灵敏粘土0.75~1.50.75~1.5正常固结粘土0.5~1.00.5~1.0弱超固结粘土0.25~0.50.0~0.5强超固结粘土0~0.25-0.5~0Henkel（1960）三维应力状态的推广133222u

5、－－－12233113对于饱和土17/58一、Terzaghi渗流固结理论（1）基本假定①土层均匀且完全饱和；②土颗粒与水不可压缩；③附加应力总和不随时间变化；④渗流符合达西定律且渗透系数k保持不变；⑤压缩系数a是常数。（2）固结方程的建立土体的体积变化＝孔隙体积的变化＝流出的水量土的压缩特性有效应力原理达西定律超静孔隙水压力超静孔隙水压力与孔隙比的关系与孔隙比的关系表示超静孔隙水压力的时空分布的微分方程8/58连续性条件：同一时段内，单元孔隙体积的变化＝流出的水量qqqvxyzqtxyz变形条件：e1evv1

6、e0t1e0th()k2qk()ixxhxxxkx2渗流条件：xxxx(达西定律)222hhhk22qkkhu222xyzwu=·hw1e2k2于是：khu1et0w9/58'3u'u总应力不变条件：00-3tttt孔隙体积的变化＝土体的体积变化eaΘ'au3au---3t12k0t12k0t12k0t轴对称条件下'''2'='(12)k'=zzxz0(12k)0a'

7、eapa'z(12k)03au2k2固结方程：khu(1e)(12k)t00w10/58uke(100)(12k)2固结方程也可表示为：uta3wk(1e)(12k)00固结系数Cv3awu2三维固结方程：CuvtTerzaghi-Rendulic固结理论又称准三维固结理论，(Rendulic,1936)二维条件下y0当为饱和软粘土时，k01.022uuuC()v222xzt固结系数0一