第6章 地基变形计算

6.6 饱和土渗流固结理论
 
     在荷载作用下，土体中产生超静孔隙水压力，在排水条件下，随着时间发展，土体中水被排出，土体孔隙比减小；超静孔隙水压力逐步消散，土体中有效应力逐步增大，直至超孔隙水压力完全消散，这一过程称为固结。
     工程设计中，我们不但需要预估建筑物基础可能产生的最终沉降量，而且需要预估建筑物基础达到某一沉降量所需的时间，亦即需要知道沉降与时间的变化过程。目前均以饱和土体一维固结理论为研究基础。
一、饱和土的有效应力原理
     定义：作用在土体颗粒间的应力称为有效应力；
     通过土体孔隙传递的压应力，称为孔隙压力；
     通过土体孔隙中水传递的压应力，称为孔隙水压力。
     关于面积A上的法向应力σi，粒间接触面积ai，孔隙水压力u及有效应力σ’可以建立平衡方程
                
    进而导出
                
    结论
    饱和土中任意点的总应力等于有效应力与孔隙水压力之和。
    而孔隙水压力在各个方向上的作用是相等的，它只能使土颗粒受到各个方向的压缩，但是土的变形模量大，故水压力产生的压缩量可以不计。
二、一维渗流固结理论—力学模型
    一维固结又称单向固结。土体在荷载作用下土中水的渗流和土体的变形仅发生在一个方向的固结问题。严格的一维固结问题只发生在室内有侧限的固结试验中，实际工程中并不存在。然而，当土层厚度比较均匀，其压缩土层厚度相对于均布外荷作用面较小时，可近似为一维固结问题。
        
    如图，分析土体的固结过程。假设受压前，活塞重量又弹簧承担，则各分层中的弹簧受一定应力，水也承受一定的孔隙水压力。外力作用后弹簧压力增加，相当于附加有效应力，同时水的压力也增加。
    t=0时， 来不及排水，故σ’=0，u=p0 ；t时间后，产生排水， σ’＞0，u＜p0 ；t→∞时，孔隙水全部消散， σ’=p0 ，u=0 。
    而在变化的整个过程中， p=σ’+u。

| 6.1 | 6.2 | 6.3 | 6.4 | 6.5 | 6.6 | 上一页 | 下一页 |