清华大学胡黎明土力学-地基沉降

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1、土力学（土力学（1）n绪绪 论论n第一章第一章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类n第二章第二章 土的渗透性和渗透破坏土的渗透性和渗透破坏n第三章第三章 土中应力计算土中应力计算n第第四四章章 土的土的压缩性和地基沉降量计算压缩性和地基沉降量计算n第五章第五章 土的强度土的强度第第四四章章土的土的压缩性和地基沉降量计算压缩性和地基沉降量计算第一讲第一讲工程中的问题：如何计算地基基础沉降量？第四章 土的压缩性和地基沉降量计算 与地基沉降量计算相关的土应力与地基沉降量计算相关的土应力- -应变关系，应变关系，主要是主要是侧限条件下应力下应力- -压缩变形的关系压缩变形的关系 地基地基最终

2、沉降量计算的原理、方法和实际应计算的原理、方法和实际应用中的问题用中的问题 地基地基沉降过程计算的理论与方法计算的理论与方法第四章 土的压缩性和地基沉降量计算第四章 土的压缩性和地基沉降量计算4.1 土的压缩性土的压缩性4.2 地基最终沉降量的计算地基最终沉降量的计算分层总和法分层总和法4.3 地基沉降与时间的关系地基沉降与时间的关系第四章 土的压缩性和地基沉降量计算4.1.1 土的变形特点土的变形特点一一. . 土的变形机理土的变形机理二二. . 土的变形特性测定方法土的变形特性测定方法三三. . 土的本构关系模型简介土的本构关系模型简介4.1.2 侧限应力状态下土的变形特性侧限应力状态下土

3、的变形特性 4.1 土的压缩性土的压缩性是指土在静力作用下体积缩小的特性土的压缩性是指土在静力作用下体积缩小的特性第四章 土的压缩性和地基沉降量计算思考：思考：土受力以后如何变形？土受力以后如何变形？ 应力应变变形应力应变变形土体变形有什么特殊性？土体变形有什么特殊性？(与其它材料相比与其它材料相比)土的工程材料特点内因土的工程材料特点内因土的变形机理和特性土的变形机理和特性 4.1.1 4.1.1 土的变形特点土的变形特点4.1 4.1 土的压缩性土的压缩性一、一、 土的变形机理土的变形机理第四章 土的压缩性和地基沉降量计算一、 土的变形机理土的工程材料特点土的工程材料特点回顾回顾n碎散性碎

4、散性变形包括颗粒本身的变形，但更主要的是颗粒间变形包括颗粒本身的变形，但更主要的是颗粒间相对滑移；相对滑移；n多相性多相性变形包括结合水膜和气体的压缩与变形；变形包括结合水膜和气体的压缩与变形；三相承受与传递荷载有效应力原理；三相承受与传递荷载有效应力原理；n天然性天然性土的变形特性复杂，与地质历史、结构性有关土的变形特性复杂，与地质历史、结构性有关4.1 4.1 土的压缩性土的压缩性第四章 土的压缩性和地基沉降量计算n颗粒本身的变形颗粒本身的变形n接触点变形、破碎，扁平颗粒挠曲、断裂接触点变形、破碎，扁平颗粒挠曲、断裂n变形量小，包括弹性变形和塑性变形变形量小，包括弹性变形和塑性变形 n颗粒

5、间的相对滑移颗粒间的相对滑移n孔隙中水和气体的排出与流入，与时间相关孔隙中水和气体的排出与流入，与时间相关n大孔隙消失，变形量大，土体变形的主要部分大孔隙消失，变形量大，土体变形的主要部分n非线性、塑性变形非线性、塑性变形n结合水膜变形结合水膜变形n弹塑性变形、粘滞性（流变性）弹塑性变形、粘滞性（流变性）n气体的压缩和溶解气体的压缩和溶解n弹性变形，滞后性弹性变形，滞后性一、 土的变形机理4.1 4.1 土的压缩性土的压缩性第四章 土的压缩性和地基沉降量计算体应变体应变主要是由于孔隙体积变化引起的主要是由于孔隙体积变化引起的；剪应变剪应变主要是由于土颗粒排列形态变化引起的主要是由于土颗粒排列形

6、态变化引起的。弹性变形弹性变形 接触点处弹性变形接触点处弹性变形 弹性挠曲变形弹性挠曲变形 颗粒滚爬的可逆性颗粒滚爬的可逆性 封闭气泡受压封闭气泡受压塑性变形塑性变形大孔隙消失大孔隙消失 接触点颗粒破碎接触点颗粒破碎 颗粒相对滑移颗粒相对滑移 扁平颗粒断裂扁平颗粒断裂一、 土的变形机理4.1 4.1 土的压缩性土的压缩性变形量大，变形与时间有关变形量大，变形与时间有关第四章 土的压缩性和地基沉降量计算一、 土的变形机理土的应力应变关系土的应力应变关系非常复杂非常复杂线弹性体线弹性体虎克定律：应力应变线性关系虎克定律：应力应变线性关系土复杂材料土复杂材料应力应变关系特征应力应变关系特征弹塑性、非

7、线性、剪胀性弹塑性、非线性、剪胀性应力应变关系复杂，影响因素多应力应变关系复杂，影响因素多要用室内试验方法来模拟不同加载条件要用室内试验方法来模拟不同加载条件4.1 4.1 土的压缩性土的压缩性第四章 土的压缩性和地基沉降量计算一、一、 土的变形机理土的变形机理 小结小结n土的变形特点：土的变形特点：变形量大、变形与时间相关变形量大、变形与时间相关n体应变体应变主要是由于孔隙体积发生了变化主要是由于孔隙体积发生了变化n剪应变剪应变主要是由于土颗粒排列形态发生了变化主要是由于土颗粒排列形态发生了变化n内因：土的内因：土的碎散性碎散性，多相性多相性以及与以及与天然性天然性有有关的各向异性、结构性、

8、非均匀性等特点关的各向异性、结构性、非均匀性等特点n土的应力应变关系：土的应力应变关系：弹塑性、非线性、剪胀性弹塑性、非线性、剪胀性4.1 4.1 土的压缩性土的压缩性 4.1.1 4.1.1 土的变形特点土的变形特点第四章 土的压缩性和地基沉降量计算4.1.1 土的变形特点土的变形特点一一. . 土的变形机理土的变形机理二二. . 土的变形特性测定方法土的变形特性测定方法三三. . 土的本构关系模型简介土的本构关系模型简介4.1.2 侧限应力状态下土的变形特性侧限应力状态下土的变形特性 4.1 土的压缩性4.1 4.1 土的压缩性土的压缩性第四章 土的压缩性和地基沉降量计算4.1.1 4.1

9、.1 土的变形特点土的变形特点4.1 4.1 土的压缩性土的压缩性二、二、 土的变形特性测定方法土的变形特性测定方法三轴压缩试验三轴压缩试验侧限压缩试验侧限压缩试验载荷试验与旁压试验（载荷试验与旁压试验（P123）标准贯入试验与静力触探试验（标准贯入试验与静力触探试验（P140）教学试验教学试验特殊应力状态特殊应力状态一维问题一维问题轴对称问题轴对称问题自学自学室内试验室内试验现场试验现场试验4.1 4.1 土的压缩性土的压缩性第四章 土的压缩性和地基沉降量计算试验设备：试验设备：三轴仪：试验、控制、量测系统三轴仪：试验、控制、量测系统应力状态：应力状态：三轴应力三轴应力 = 等向压缩等向压缩

10、 + 偏差应力偏差应力试验类型：试验类型：固结排水固结排水固结不排水固结不排水不固结不排水不固结不排水二、二、 土的变形特性测定方法土的变形特性测定方法三轴压缩试验三轴压缩试验第四章 土的压缩性和地基沉降量计算试验仪器：试验仪器：三轴仪三轴仪孔压传感器孔压传感器体变管体变管轴向位移量测轴向位移量测轴向力量测轴向力量测压力泵压力泵调压阀调压阀压力表压力表压力室压力室压力室底座压力室底座主机马达主机马达主机框架主机框架离合器离合器p 试验系统试验系统p 控制系统控制系统p 量测系统量测系统 Casagrande 1930年首先使用，年首先使用，可控制排水条件；可控制排水条件；可完整的描述试样受力、

11、变形可完整的描述试样受力、变形和破坏的全过程；和破坏的全过程；可进行不同应力路径的试验；可进行不同应力路径的试验；应力状态明确；应力状态明确；变形量测简单变形量测简单二、二、 土的变形特性测定方法土的变形特性测定方法第四章 土的压缩性和地基沉降量计算二、二、 土的变形特性测定方法土的变形特性测定方法三轴压缩试验三轴压缩试验试样试样压力室压力室压力压力水水排水管排水管阀门阀门轴向加压杆轴向加压杆有机玻璃罩有机玻璃罩橡皮膜橡皮膜透水石透水石顶帽顶帽( 1- )三轴压缩试验过程三轴压缩试验过程 常规试验围压不变常规试验围压不变制样制样施加周围压力施加周围压力施加竖向附加应力施加竖向附加应力直至试样破