渗透固结作用是指由于振动或者外荷载的作用,土体内产生超孔隙水压力,在水头差的作用下,土体内部发生渗流,导致土中水排出,超孔隙水压力消散,土体孔隙比降低,体积减小,发生固结沉降。

渗透固结作用

由于振动或者外荷载的作用,土体内产生超孔隙水压力,在水头差的作用下,土体内部发生渗流,导致土中水排出,超孔隙水压力消散,土体孔隙比降低,体积减小,发生固结沉降。书上没有明确的这个定义,但指的是这个现象。

什么是土的渗透固结?

广义的固结指土的压缩过程,但大多数情况下,固结仅指饱和土的排水压密过程,分主固结与次固结。当饱和土受压后,其附加压力由有效压力和孔隙水压力共同分担,分担的情况随时间而变化。最初,由于土中孔隙水不能及时排出,附加压力几乎全由孔隙水压力承担,产生超静水压力水头。孔隙水在此水头作用下由孔隙中排出,土骨架受压缩,附加压力逐渐转移到骨架上,有效压力逐渐加大,而孔隙水压力逐渐减小,最后附加压力全部由有效压力承担,土的压缩过程就结束。这整个过程,即称固结或排水同结。故固结过程也可以理解为孔隙水压力消散的过程。土围结的快慢取决于土中水排出的速度,也即取决于土的渗透性和渗透途径的长短,透水性差,渗透途径长则固结时间也长。

饱和土的渗透固结是怎样的?

饱和土体由颗粒骨架和孔隙水两部分组成。在附加应力的作用下,饱和土孔隙中的一部分自由水将被逐渐排出,空隙体积也随着缩小,土体产生变形,这一过程称为饱和土的渗透固结。土中任意截面上都包括有土粒和粒间孔隙的面积在内,只有通过土粒接触点传递的粒间应力,才能使土粒彼此挤紧,从而引起土体的变形,而粒间应力又是影响土体强度的一个重要因素,所以颗粒骨架之间的应力又称为有效应力。同时,通过土中孔隙传递的压应力,称为孔隙压力,孔隙压力包括孔隙中的水压应力和气压应力。产生在土中孔隙水传递的压应力,称为孔隙水压力。饱和土中的孔隙水压力有静止孔隙水压力和超静孔隙水压力之分。

为了研究有效应力,取饱和土单元体中任一水平断面,但并不切断任何一个固体粒,而只是通过土粒之间的那些接触。考虑某一横截面面积,其所受应力等于该单元体以上土、水自重或外荷,此应力则称为总应力σ。在截面上,作用在孔隙面积上的孔隙水压力为u,而各力的竖向分量之和称为有效应力σ′,具体关系式为σ′=σ-u因此,得出结论:饱和土中任意点的总应力σ,总是等于有效应力σ′与孔隙水压力u之和;或土中任意点的有效应力σ′,总是等于总应力σ减去孔隙水压力u。

一般认为,当土中孔隙体积的80%以上为水充满时,土中虽有少量气体存在,但大都是封闭气体,就可视为饱和土。

饱和土的渗透固结,可借助弹簧活塞模型来说明,如图所示。

饱和土渗透固结模型

设想以弹簧来模拟土骨架,圆筒内的水就相当于土孔隙中的水,则此模型可以用来证明饱和土在渗透固结中,土骨架和孔隙水对压力的分担作用,即施加在饱和土上的外压力开始时全部由土中水承担,随着土孔隙中一些自由水的挤出,外压力逐渐传递给土骨架,直到全部由土骨架承担为止。因此,只要土中孔隙水压力还存在,就意味着土的渗透固结变形还未完成。换而言之,饱和土的固结就是孔隙水压力的消散和有效应力相应增长的过程。

饱和土固结的机理是什么?

在固结过程中,随着孔隙水的排出,孔隙水压力转移到土体颗粒骨架上,当孔隙水压力完全转移到土体颗粒骨架上时,固结完成。总应力不变,遵循有效应力原理。

孔隙水压力:土体中由孔隙水所传递的压力。

有效应力原理:饱和土体的有效应力原理就是土体中的总应力在任一时 刻有效应力和孔隙水压力之和始终应等于饱和土体中的总应力。在渗透固结过程中,伴随着孔隙水压力的逐渐消散,有效应力在逐渐增 长,土的体积也就逐渐减小,强度随之提高。

扩展资料:

尽管这两个试样表面都有荷载,但是结果不同。原因就是前一个是孔隙水压,后一个是通过颗粒传递的,为有效应力。就是饱和土的压缩有个排水过程(孔隙水压力消散的过程),只有排完水土才压缩稳定.再者在外荷载作用下,土中应力被土骨架和土中的水气共同承担,水是没有摩擦力的,只有土粒间的压力(有效应力)产生摩擦力(摩擦力是土抗剪强度的一部分)。

有效应力原理表示研究平面上的总应力、有效应力与孔隙水压力三者之间的关系:当总应力保持不变时,孔隙水压力与有效应力可以相互转化,即:有效孔隙水压力减小等于有效应力的等量增加。

参考资料来源:百度百科-有效应力原理