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旧路基的不均匀沉降理论

2014-1-21

旧路基的不均匀沉降理论
地基沉降由瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分组成,可表示为
S(t)=Sd+Sc(t)+Ss(t)
式中:
S(t)——地基在时间t的总沉降;
Sd——地基的瞬间沉降;
Sc(t)——地基的排水固结沉降;
Ss(t)——地基的次固结沉降。
瞬时沉降是地基土在不排水加载期间产生的。瞬时沉降与加载方式和加载速率有很大的关系,如采用瞬时一次性加载,地基的瞬时沉降比均匀慢速加载的情况要大得多。在国内工程设计中.通常是在地
基固结沉降计算的基础上,用经验系数进行修正,以便考虑瞬时沉降以及其他因素的影响。
固结沉降是地基土在排水固结过程中由于体积压缩而产生的,目前,土体最简单的固结理论为假定土骨架为线弹性的固结理论,其中包括不考虑总应力变化的Terzaghi一维及Terzaghi-Rendulic三维固结
理沦,以及考虑总应力变化的Biot固结理论。次固结沉降是指在孔隙水压力已消散、有效应力基本不变之后仍随时间而缓慢增长的沉降,由岩土体蠕变引起的。下面将分别对固结理论与次固结理论进行简要论述。
一、固结理论
(l)Terzaghi——维固结理论
Terzaghi一维固结理论假定土体为均质、饱和、理想弹性材料;土体的变形属小变形;土体的固相和液相均不可压缩;土体的渗透性服从Darcy定理;土体只发生竖向压缩与竖向渗流;变形过程中土体的
渗透系数与压缩系数为常数,以及荷载一次瞬时施加后保持不变。
(2)Terzaghi多维固结理论
Terzaghi一维固结与多维固结理论都是建立在同一个理论基础上的,即当饱和黏土产I生固结压缩时,可在土中取一单元体,在一定时间内单元体积的变化量等于在该时间流迸和流出该单元体的水量,并
且引进达西定律,从而可建立固结方程。
(3)Biot固结理论
Biot于1941年考虑了固结过程中孔隙压力和土骨架之间的依赖关系,提出了Biot固结理论。尽管Biot固结理论比Terzaghi固结理论较为完整,但由于计算上的困难,Biot固结理论一直难以用于解决实际
问题。采用级数和积分变换方法,只能对少数简单的边值问题求出解析解。近十几年来,电子计算级数和有限元法的发展为Biot固结理论的应用提供了条件,使处理非均质材料、非线性应力变关系以及复杂的边界条件成为可能。