（2）一维固结微分方程
• 太沙基一维固结微分方程可表示为如下
形式：
u t
Cv
2u 2 z（4-24）
式值中为C：V称为土的竖向固结系数，cm2/s，其
Cv
k(1 e1)
ag w
kEs
gw
（3）．固结度
• （1）固结度基本概念
• 土层在固结过程中，t 时刻土层各点土骨架承 担的有效应力图面积与起始超孔隙水压力（或 附加应力）图面积之比，称为 t 时刻土层的固 结度，用 Ut 表示，即
• 重力水对粘性土物理性质的影响(液性指 数IL)
• 结合水对粘性土力学性质的影响（强度)
• 重力水对粘性土力学性质的影响(强度值)
4.渗流和固结的联系与区别
(1).作用力: 渗流:地下水压力差 固结:外力引起的超孔隙水压力
(2) 对象: 渗流: 主要考虑土中水的流动,不考虑 土的变形(除了渗透破坏)
此时土体将被冲出而发生流土。ຫໍສະໝຸດ 此，可得到发生流土的条件为：
j g ' （2－34）
•或
g w i g ' （2－35）
（2）管涌
• 产生管涌的条件比较复杂，从单个土粒来看，
如果只计土粒的重量，则当土粒周界上水压力
合力的垂直分量大于土粒的重量时，土粒即可
被向上冲出。实际上管涌可能在水平方向发生，
• 渗透变形主要有二种形式:
• 流土:渗流水流将整个土体带走的现象
• 管涌:渗流中土体大颗粒之间的小颗粒被 冲出的现象
a.流土
•
渗流方向与土重力方向相反时，渗透力的
作用将使土体重力减小，当单位渗透力j等于土
体的单位有效重力（有效重度） gˊ 时，土体
处于流土的临界状态。如果水力梯度继续增大，
土中的单位渗透力将大于土的单位有效重力，
采用普通直角坐标绘制成e～p 曲线，如 图4－1所示。：
图4－1 e～p 曲线确定压缩系数
(2). 土的侧限回弹曲线和再压缩曲线
• (3).关于三种模量的讨论
• 的，为压竖缩向模正量应Es是力土与在相完应全的侧正限应的变条的件比下值得。到该 参数将用于地基最终沉降量计算的分层总和法、 应力面积法等方法中。 它是指变土形在模侧量向E0是自根由据膨现胀场条载件荷下试正验应得力到与的相，应 的正应变的比值。该参数将用于弹性理论法最 终沉降估算中，但载荷试验中所规定的沉降稳 定标准带有很大的近似性。 它是指弹正性应模力量sE与i可弹通性过（静即力可法恢或复动）力正法应测变定e，的 比值。该参数常用于用弹性理论公式估算建筑 物的初始瞬时沉降。
土力学几个概念问题
1.土力学内容
• 三方面： • 渗流 • 固结（变形） • 强度（破坏） • 一条主线：有效应力原理
2.土与土性定义
• （1）.粘粒 (<0.005)
•
粉粒（0.075~0.005）
•
砂粒 (2~0.075)
• （2）砂性土、粉性土、粘性土
• （3）砂土、粉土、粘土
3.水对土的物理性质和力学性质的影响
固结: 应力转移,超孔隙水压力消散,有 效应力增加引起土骨架变形
(3) 相同点:有水流动(压力差) (4) 不同点:有无应力转移
5.达西定律的适用范围
• 达西定律是由砂质土体实验得到的，后 来推广应用于其他土体如粘土和具有细 裂隙的岩石等。进一步的研究表明，在 某些条件下，渗透并不一定符合达西定 律，因此在实际工作中我们还要注意达 西定律的适用范围。
U
＝
t
起始有 超效 孔应 隙力 水图 压面 力积 图面积＝1
t时刻超孔隙水压力图面积 起始超孔隙水压力图面积
(4-26)
• 由于土层的变形取决与土中有效应力，故土层
（1）基本假设
• l）土是均质的、完全饱和的； • 2）土粒和水是不可压缩的； • 3）土层的压缩和土中水的渗流只沿竖向
发生，是单向（一维）的； • 4）土中水的渗流服从达西定律，且土的
渗透系数k和压缩系数a在渗流过程中保 持不变； • 5）外荷载是一次瞬时施加的。
单面排水情况
双面排水情况
(点击图片观看动画）
8. 饱和土的有效应力原理
• 饱和土中总应力与孔隙水压力、有效应力之间 存在如下关系：
s s ' u
(4-23)
（1）饱和土体内任一平面上受到的总应力等于 有效应力加孔隙水压力之和；
（2）土的强度的变化和变形只取决于土中有效 应力的变化
9．太沙基的一维渗流固结理论
• 太沙基（K．Terzaghi，1925）一维固结 理论可用于求解一维有侧限应力状态下， 饱和粘性土地基受外荷载作用发生渗流 固结过程中任意时刻的土骨架及孔隙水 的应力分担量，如大面积均布荷载下薄 压缩层地基的渗流固结等。
• 结合水：
强结合水
弱结合水
自由水:
毛细水
重力水
土的物理性质：重度、界限含水量、相 对密度等
土的力学性质：渗透破坏、强度、变形
• 重力水对砂性土物理力学性质的影响 （浮力、渗透力）
• 毛细水对粉细砂物理性质的影响 • 重力水对粉细砂力学性质的影响（渗透
破坏、液化）
• 结合水对粘性土物理性质的影响（塑性 指数IP)
E1＞E2
图3－14 双层地基中界面上附加应力的分布规律
(a) 应力集中
(b) 应力扩散
• 8.土的压缩性
• ①土的压缩主要是由于孔隙体积减少而 引起的。
• ②由于孔隙水的排出而引起的压缩对于 饱和粘性土来说是需要时间的
•
压缩性指标
• （1）压缩系数a • 通常可将常规压缩试验所得的e～p 数据
6 .土中渗流的作用力及渗透变形
• （1）渗透力的定义 • 水在土中流动的过程中将受到土阻力
的作用，使水头逐渐损失。 • 同时，水的渗透将对土骨架产生拖曳力，
导致土体中的应力与变形发生变化。这 种渗透水流作用对土骨架产生的拖曳力 称为渗透力。
•
(2). 渗透变形
• 渗透变形:当水力梯度超过一定的界 限值后，土中的渗流水流会把部分土体 或土颗粒冲出、带走，导致局部土体发 生位移，位移达到一定程度，土体将发 生失稳破坏，这种现象称为渗透变形。
土粒之间还有摩擦力等的作用，它们很难计算
确定。
•
因此，发生管涌的临界水力梯度i。一般
通过试验确定。
渗透变形中那种变形容易发生？
渗透变形的发生与地基土的性质有很大关系，在比较均 匀的粉砂层中较易发生流砂现象，而在粗粒土中夹有细 粒土时，则容易发生管涌现象。
7.点、线、面荷载与地基的破坏与沉降
E1＜E2