考虑沉积作用的成层地基自重应力与沉降计算

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1、第23卷第9期岩石力学与工程学报23(9)：1585～15892004年5月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMay，2004*考虑沉积作用的成层地基自重应力与沉降计算谢康和胡安峰刘育民(浙江大学土木工程系岩土工程研究所杭州310027)摘要研究了沉积作用对成层地基自重应力与沉降的影响，给出了相应的计算公式，并对几种情况下的计算结果进行了分析比较。结果表明，考虑沉积作用后自重应力将沿深度呈非线性变化，沉积作用对地基沉降的影响随荷载和土压缩性以及土层厚度的增加而增大。该研究结果可用于成层地

2、基一维大应变固结分析。关键词土力学，成层地基，自重应力，沉降，沉积作用分类号TU431，TU433文献标识码A文章编号1000-6915(2004)09-1585-05ONCOMPUTATIONOFOVERBURDENPRESSUREANDSETTLEMENTFORLAYEREDSOILCONSIDERINGSEDIMENTATIONXieKanghe，HuAnfeng，LiuYumin(InstituteofGeotechnicalEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027China)Ab

3、stractTheinfluenceofsedimentationonoverburdenpressureandsettlementoflayeredsoilisstudiedandtherelevantformulasaredeveloped.Theresultsfromseveralnumericalexamplesareanalyzedandcompared.Itisshownthattheoverburdenpressureisvariedwithdepthinanon-linearwaywhensedimentationisco

4、nsidered,andtheinfluenceofsedimentationonsettlementoflayeredsoilisincreasedwithload，soilcompressibilityandthicknessofsoillayer.Thepresentedworkisuseful，especiallyforlargestrainconsolidationanalysisoflayeredsoil.Keywordssoilmechanics，layeredsoil，overburdenpressure，settleme

5、nt，sedimentation度的影响，并提出了有效重度随深度变化的公式。1引言在此基础上，文[2，3]分别推导了正常固结粘土在沉积作用下有效重度及自重应力和最终沉降量的表在传统的自重应力计算中，通常假定同一土层达式。文[4]对此又作了进一步分析。但这些工作针中土的重度为常数，不随深度而变化。因此，由此对的都是单层土，而没有研究实际的成层地基情况。计算所得的土层中自重应力是随深度线性增大的。本文以此为基础，推导成层地基自重应力及最终沉但是对于厚度很大且压缩性较高的沉积土，例如，降量的表达式，并通过计算分析，进一步阐述了沉深厚的软粘土、海

6、洋沉积粘土等，由于沉积作用，积作用对自重应力与沉降的影响。即使是同一土层，其重度等物理力学性质随深度的变化仍是明显的。在这种情况下若采用上述假定，2理论推导特别是进行大应变固结分析时，就显得不合理了。文[1]最早研究沉积作用对正常固结土有效重2.1自重应力计算式2002年7月24日收到初稿，2002年10月15日收到修改稿。*国家自然科学基金(59895410，50079026)资助项目。作者谢康和简介：男，46岁，工学博士，现任浙江大学岩土工程研究所教授、博士生导师、副所长，主要从事岩土工程方面的教学与科研工作。E-mail：zdkhz

7、ie@zju.edu.cn。•1586•岩石力学与工程学报2004年考虑图1所示的成层正常固结饱和沉积土，其式(1)～(3)适用于单层均质土。对于图1所示的总厚度为H，总土层数为n。图中：hi(i=1，2，L，成层土，仿此可得第i层土内z处自重应力的表达式n)为第i层土的厚度，z为原点位于地表的空间坐为iziγw(Gsi−1)标，zi=∑hj为原点至第i层土底面的距离，σ′(z)=σ′(zi−1)+∫zdzi−1⎛σ′(z)⎞j=1⎜⎟1+e1i−Ccilg⎜⎟σ′z0=0，zn=H。⎝1i⎠(zi−1≤z≤zi)(4)式中：e1i为第i

8、层土中对应于有效应力σ1′i的孔隙泥线o比；Gsi，Cci分别为第i层土的土粒比重和压缩指数；z0h1′第1层土σ(zi−1)为第i层土顶面(即z=zi−1)处的自重应力。z1…式(4)可写为