地基变形与时间的关系
•地基的变形不是瞬时完成的，地基在建筑物
荷载作用下要经过相当长的时间才能达到最终沉降量。
•在工程设计中，除了要知道地基最终沉降量
外，往往还需要知道沉降随时间的变化过程即沉降与时间的关系。
地基沉降与时间的关系
•地基的变形不是瞬时完成的，地基在建筑物荷
载作用下要经过相当长的时间才能达到最终沉降量。
•在工程设计中，除了要知道地基最终沉降量外，
往往还需要知道沉降随时间的变化过程即沉降与时间的关系。
4.3.1饱和土的有效应力原理
饱和土中总应力与孔隙水压力、有效应力之间存在如下关系：
1、饱和土体渗流固结过程4.3.2土的单向固结理论),(tzfu2、两种应力在深度上随时间的分布
3、不同排水条件下一维渗流固结过程
单面排水双面排水
4、土的单向固结理论－太沙基一维固结理论
适用条件：荷载面积远大于压缩土层的厚度，地
基中孔隙水主要沿竖向渗流。
单向固结微分方程及其解答
基本假定：
（1）土中水的渗流只沿竖向发生，服从达西定律；
（2）土的渗透系数和压缩系数为常数；
（3）土颗粒和土中水都是不可压缩的；
（4）土是完全饱和的均质、各向同性体；
（5）外荷是一次瞬时施加。
单向固结微分方程
式中为土的竖向固结系数，
k－渗透系数
a－压缩系数、
e－
天然孔隙比单元体的渗流条件
单元体的变形条件
单元体的渗流连续条件
22
vzuCtu
waekC)1(v
)4exp(2sin14v122
ztz,Tm
Hzm
mum
m
2vv/HtcT边界条件
5、固结度
（1）定义：
ssUt
011uuuu
ssUt
HzHtzzdzpdzuU
00,1（2）计算公式（地基中附加应力上下均匀分布）
平均固结度Uz
面积）总应力（起始孔压图形孔隙压力图形面积－＝面积）总应力（起始孔压图形有效应力图形面积1Uz)(vzTfU2vv/HtcT当压缩应力分布与排水条件都相同时，达到同一
固结度所需时间之比等于排水距离H
第五章同济土力学土的压缩性和地基沉降计算2013
概述
地基土在附加应力作用下要产生附加变形，这种变形主要包括：体积变形和形状变形体积变形主要由正应力引起，它一般使土的体积缩小压密，不会导致土体破坏形状变形主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时，土体将发生剪切破坏，此时变形将不断发展
土的压缩性是指土在外力作用下体积缩小的特性压缩量的组成固体颗粒的压缩土中水的压缩空气的压缩和排出水的排出占总压缩量的1/400不到，忽略不计压缩量主要组成部分
说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果，对于饱和土，土孔隙体积减小主要是孔隙水排水引起的无粘性土粘性土透水性好，水易于排出透水性差，水不易排出
压缩稳定很快完成压缩稳定需要很长一段时间
土的固结：土在外力作用下,压缩量随时间增长的过程。土的固结实际上是孔隙水逐渐向外排出,孔隙体积减小的过程
地基沉降：地基因土体压缩而产生的竖直方向的位移。地基沉降大小首先与土的压缩性和厚度(内因)有关，其次与作用于基础上的荷载性质和大小(外因)有关。
研究建筑物的地基沉降主要包括下面两个方面问题：最终沉降量沉降与时间的关系，即渗流固结沉降
层状土上堤岸中心点处变形
施工前
施工后
第二节土的压缩性试验与指标一、室内压缩试验与压缩模量研究土的压缩性大小及其特征的一种室内试验方法，简称压缩试验，亦称固结试验
1.压缩仪示意图荷载加压活塞刚性护环
注意：①土样在竖直压力作用透水石下，由于环刀和刚性护环环刀的限制，只产生竖向压缩，不产生侧向变形；②切土方向与土天然状态的垂直方向一致③通过试验得到ΔH~p关系曲线，可转变为e~p曲线或e~lgp曲线
土样
透水石
底座
2.压缩曲线反映土在不同压力p作用下，孔隙比e的变化规律ps
Vv=e0H0 H0/(1+e0)
第六章 土的压缩性和地基沉降计算
本章学习要点：
本章讨论荷载作用下土体的变形，这是土力学重要问题之一，学习本章时，重点要理解地基计算的基本原理，掌握估算基础沉降的分层总和法、《规范》推荐法和弹性力学公式，学会地基最终沉降量的计算方法。
学习饱和土渗透固结理论，掌握物理模型、数学模型以及求解方法；掌握固结度的计算，并能解决有关沉降——时间的工程问题。
第一节 概述
客观地分析：地基土层承受上部建筑物的荷载，必然会产生变形，从而引起建筑物基础沉降，当场地土质坚实时，地基的沉降较小，对工程正常使用没有影响；但若地基为软弱土层且厚薄不均，或上部结构荷载轻重变化悬殊时，地基将发生严重的沉降和不均匀沉降，其结果将使建筑物发生各类事故，影响建筑物的正常使用与安全。
地基土产生压缩的原因：
1．外因：
（1） 建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素；
（2）地下水位大幅度下降，相当于施加大面积荷载；
（3）施工影响，基槽持力层土的结构扰动；
（4）振动影响，产生震沉；
（5）温度变化影响，如冬季冰冻，春季融化；
（6）浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉。
2．内因：
（1）固相矿物本身压缩，极小，物理学上有意义，对建筑工程来说没有意义的；
（2）土中液相水的压缩，在一般建筑工程荷载（100~600）Kpa作用下，很小，可不计；
（3）土中孔隙的压缩，土中水与气体受压后从孔隙中挤出，使土的孔隙减小。
上述诸多因素中，建筑物荷载作用是外因的主要因素，通过土中孔隙的压缩这一内因发生实际效果。
第二节 土的压缩性
见土质学第二章第三节。
第三节 地基沉降量计算
一、无侧向变形条件下的压缩量公式
关于土体压缩量的计算方法，目前在工程中广泛采用的是计算基础沉降的分层总和法。
分层总和法都是以无侧向变形条件下的压缩量公式为基础，它们的基本假设是：
1．土的压缩完全是由于孔隙体积减少导致骨架变形的结果，而土粒本身的压缩可不计；
第五章 土的压缩性与沉降计算
§ 5.1 基本概念
一、地基土在上部结构荷载作用下产生应力和变形形状变形（剪破）体积变形（不破坏）zxyzxyzyx,,,,
地基的竖直方向变形即为沉降
三相土受力后的变形包括排出土孔隙中的水和空气的，相互挤紧）土颗粒压缩（重新排列土体积减小的过程
土体压缩性：指的是在压力作用下体积减小过程的特性，包括两个方面：
1． 1． 压缩变形量的绝对大小（沉降量大）
2． 2． 压缩变形随时间的变化（固结问题）
一、一、 工程意义
地基的沉降有均匀沉降与不均匀沉降
1． 1． 均匀沉降对路桥工程的上部结构危害较小，但过量的 均匀沉降也会导致路面标高的降低，桥下净空的减小而影响正常的使用。
2． 2． 不均匀沉降则会造成路堤的开裂，路面不平，超静定结构，桥梁产生较大的附加应力等工程问题，甚至影响其正常使用。沉降计算是地基基础验算的重要内容，也是土力学的重要课题之一
§5.2 研究土体压缩性的方法及变形指标
一、一、 压缩试验与压缩性规律
土体积的变小是孔隙体积变小的结果，研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法称为压缩试验。对一般工程情况来说，或在压缩土层厚度比荷载面宽度小很多的情况下常用侧限压缩试验来研究土的压缩性。
试验室用以进行土的侧限压缩试验的仪器称为压缩仪（固结仪），如图5-1 所示 透水石以便土中水的排出传压活塞向土样施加压力。
由于环刀所限，增压或减压是土样只能在铅直方向产生压缩或回胀，而不可能产生侧向变形，故称为侧限压缩试验。
试验采用压缩仪进行压缩试验是研究土的压缩性最基本的方法，有上述已知，试样土粒本身体积是假定不变的，即 112211211,11,ehheehehvvss，因此，试样在各级压力pi作用下的变形，常用孔隙比e的变化来表示。
（一）e-p曲线的表示方法
