高等土力学-土的压缩与固结浅析.ppt

* 5.4 土的三维固结理论 * 塑料排水板 砂井:（1）砂量（2）易断（3）工程造价 近年更多使用塑料排水板 等效直径问题 5.4 土的三维固结理论 * 塑料排水带 ?：换算系数：0.75~1.0。 图67 塑料排水带的等效直径 b ? 5.4 土的三维固结理论 * 5.5 关于土体固结的其它问题简介 5.5.1 大变形固结理论 5.5.2 非饱和土的固结问题 5.5.3 固结试验—连续加载压缩试验方法 * 5.4.4 三维固结的轴对称问题—砂井固结理论 1. 固结微分方程 2. 卡雷洛(Carrillo) 公式 3. 理想井的等竖向应变解—巴隆(Barron)解答 4. 非理想井的情况 5. 其它 5.4 土的三维固结理论 * 1. 固结微分方程 对于轴对称问题，固结微分方程表示为： 5.4 土的三维固结理论 * 砂井固结的轴对称问题 等效直径：de=1.05t(三角形排布)，de=1.125t(正方形排布) t为井距 图5－71 砂井渗流固结 5.4 土的三维固结理论 * 2.卡雷洛(Carrillo) 公式 （1）卡雷洛(Carrillo)已证明，上述固结方程可以分解为两种渗流来计算： 竖直向渗流＋轴对称平面渗流 （2）如果某一时刻由竖直向渗流引起的地基的固结度为Uz，同一时刻由轴对称平面渗流引起的固结度为Ur，则地基的总固结度Uzr可由下式计算： 5.4 土的三维固结理论 用孔压表示？ * 图5－72 地基内孔压的分布示意图 砂井 5.4 土的三维固结理论 * 3. 理想井的等竖向应变解—巴隆(Barron)解答 水平渗流固结：对于辐射流，由于水流对称，圆周面可以看成不排水面, 对于理想井（不考虑垂直向渗流的阻力及涂抹作用），其固结方程为： 5.4 土的三维固结理论 * 图5－73 轴对称固结问题 5.4 土的三维固结理论 re 2rw * 边界条件 (1)井壁圆周面处（r = rw）在t 0时: 超静水压力u=0 (2)影响区的周界面处，即r = re处: (3) 5.4 土的三维固结理论 * n: 井径比re /rw 径向固结： 5.4 土的三维固结理论 * 垂直方向的固结： M=π(2m+1)/2； Uz30%时 5.4 土的三维固结理论 * 总平均固结度Uzr： 5.4 土的三维固结理论 * 4. 非理想井的情况 井阻：砂井在排水过程中有阻力，考虑砂井的渗透系数。 涂抹：由于在设置砂井过程中，不可避免地扰动原状土，使一定范围内的地基土渗透系数减小。 5.4 土的三维固结理论 * 涂抹 H 2rs 2re 2rw 一般区kh, kv 井阻kw 涂抹区ks 图5－74 井阻与涂抹 5.4 土的三维固结理论 * 1）基本微分方程： 2）边界、初始条件： (1) t 0 (2) t 0 (3) (5) 孔压连续，水流连续条件 (4) 图5－75 砂井排水固结 5.4 土的三维固结理论 涂抹 H 2rs 2re 2rw z 排水面 * 两个区的径向渗流固结微分方程 5.4 土的三维固结理论 涂抹区 一般区 * 砂井与土体之间的流量相等 （砂井外壁） 5.4 土的三维固结理论 * 3）三个区的孔压分布 砂井区： 涂抹区 一般区 5.4 土的三维固结理论 * 涂抹区的井径比 井阻因子 m=0,1,2,… 5.4 土的三维固结理论 * 对于无井阻、涂抹： G=0 s=1 kh/ks=1 上式变成： 固结度： 5.4 土的三维固结理论 * 考虑井阻和涂抹的等效井径比法： —转化为理想井 5.4 土的三维固结理论 * 井阻的影响 涂抹区的影响 s: 涂抹区直径ds/砂井直径dw qw: 砂井竖向通水量 4）考虑涂抹与井阻的砂井径向平均固结度的规范建议简化算法： 5.4 土的三维固结理论 * 5. 等应变与自由应变：同一水平面竖向变形是否相等 图5－76 不同边界条件计算的固结度 5.4 土的三维固结理论 * 6. 分级加载地基的平均固结度 q?i: 第i级荷载的加载速率； ??p:各级荷载的累加值； Ti-1，Ti：第i级荷载的起始与终止时间(从0点算起)，当计算加载过程中 t 的固结度时,Ti=t。 5.4 土的三维固结理论 t(d) p(kPa) t0=0 t1 t2 t3 ?p1 ?p2 * 排水条件 参数 竖向排水 Uz30% 径向排水 竖向与径向排水，砂井穿过受力层 α 1.0 β 5.4 土的三维固结理论 * t(d) p(kPa) t0=0 t1 t2 t3 ?p1 ?p2 图5－65 分级加载 5.4 土的三维固结理论 * 情况1：t0tt1 t 5.4 土的三维固结理论 t(d) p(kPa) t0=0 t1 t2 t3 ?p1 ?p2