土力学第五章-渗透固结理论
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不均匀系数:反映土颗粒粒径分布均匀性的系数定义为限制粒径d60与有效粒径d10之比塑限:可塑状态与半固体状态间的分界含水量称为塑限。
液限:指粘性土从流塑状态过度到可塑状态时的界限含水量。
基底压力:建筑物荷载由基础传递给地基,基础底面传递给地基表面的压力。
基底附加应力:由于建筑物产生的基底压力与基础底面处原来的自重应力之差称为附加应力,也就是在原有的自重应力的基础上新增的应力。
渗透固结:饱和土在受到外荷载作用时,孔隙水从空隙中排除,同时土体中的孔隙水压减小,有效应力增大,土体发生压缩变形,这一时间过程称为渗透固结。
固结:饱和黏质土在压力作用下,孔隙水逐渐排出,土体积逐渐减小的过程。
固结度:指地基在外荷载作用下,经历时间t产生的沉降量St与基础的最终沉降量S的比值。
库伦定律:在一般的荷载范围内,土的抗剪强度与法向应力之间呈直线关系,即τf=c+tanφ式中c,φ分别为土的粘聚力和内摩擦角。
粒径级配:各粒组的质量占土粒总质量的百分数。
静止土压力:当挡土结构物在土压力作用下无任何移动或转动,墙后土体由于墙背的侧限作用而处于弹性平衡状态时,墙背所受的土压力称为静止土压力。
主动土压力:若挡土墙受墙后填土作用离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时,作用在墙背上的土压力称为主动土压力。
被动土压力:挡土墙在外力作用下向后移动或转动,达到一定位移时,墙后土体处于极限平衡状态,此时作用在墙背上的土压力。
土的颗粒级配:土中各粒组相对含量百分数。
土体抗剪强度:土体抵抗剪切破坏的极限能力。
液性指数:是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比,用符号IL表示。
基础埋深:指从室外设计地坪至基础底面的垂直距离。
角点法:角点法的实质是利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理推求地基中任意点的附加应力的方法压缩系数:表示土的压缩性大小的主要指标,压缩系数大,表明在某压力变化范围内孔隙比减少得越多,压缩性就越高。
土的极限状态:土体中的剪应力等于土的抗剪强度时的临界状态称之为土的极限平衡状态。
第五章.土的压缩与固结概念与思考题1.比奥(Biot)固结理论与太沙基一伦杜立克(Terzaghi-Randulic)扩散方程之间主要区别是什么?后者不满足什么条件?二者在固结计算结果有什么主要不同?答:主要区别:在太沙基-伦扩散方程推导过程中,假设正应力之和在固结与变形过程中是常数,太-伦扩散方程不满足变形协调条件。
固结计算结果:从固结理论来看,比奥固结理论可解得土体受力后的应力、应变和孔压的生成和消散过程,理论上是完整严密的,计算结果是精确地,太-伦法的应力应变计算结果和孔压计算结果精确。
比奥固结理论能够反映比奥戴尔-克雷效应,而太沙-伦扩散方程不能。
但是,实际上,由于图的参数,本构模型等有在不确定性。
无论采用哪种方法计算都很难说结果是精确的。
2.对于一个宽度为a的条形基础,地基压缩层厚度为H,在什么条件下,用比奥固结理论计算的时间一沉降(t-s)关系与用太沙基一维固结理论计算的结果接近?答案:a/H很大时3.在是砂井预压固结中,什么是砂井的井阻和涂抹?它们对于砂井排水有什么影响?答:在地基中设置砂井时,施工操作将不可避免地扰动井壁周围土体,引起“涂抹”作用,使其渗透性降低;另外砂井中的材料对水的垂直渗流有阻力,是砂井内不同深度的孔不全等于大气压(或等于0),这被称为“井阻”。
涂抹和井阻使地基的固结速率减慢。
4.发生曼德尔一克雷尔效应的机理是什么?为什么拟三维固结理论(扩散方程)不能描述这一效应?答:曼戴尔-克雷尔效应机理:在表面透水的地基面上施加荷重,经过短暂的时间,靠近排水面的土体由于排水发生体积收缩,总应力与有效应力均由增加。
土的泊松比也随之改变。
但是内部土体还来不及排水,为了保持变形协调,表层土的压缩必然挤压土体内部,使那里的应力有所增大。
因此某个区域内的总应力分量将超过他们的起始值,而内部孔隙水由于收缩力的压迫,其压力将上升,水平总应力分量的相对增长(与起始值相比)比垂直分量的相对增长要大。
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)zx yz xy z y x τττσσσ,,,,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,e h he e h e h v v s s +∆=∆+=+=,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 曲线的表示方法如右图所示е0a 曲线为压缩曲线 ab 曲线为减压曲线 ba’为才压缩曲线当在压的压力超过试样所曾经受过的最大压力后,其e-p 曲线很快就和压缩曲线的延长线重合如图a’c 所示。