[科普中国]-固结沉降

简介

固结沉降是指饱和粘性土在基础荷载作用下，土的固结压密。固结沉降可以分为主固结沉降和次固结沉降。

地基沉降地基沉降是指地基土层在附加应力作用下压密而引起的地基表面下沉。上部结构荷载差异较大、或地基土层软弱不均时，导致建筑物基础出现较大的不均匀沉降；不均匀沉降在上部结构中产生次生应力，使建筑物某些部位开裂、倾斜、甚至倒塌。地基沉降的两个基本原因是：①不排水的地层损失；②受扰动土体的固结和蠕变1。

主固结沉降和次固结沉降主固结沉降它是由饱和粘性土在荷载作用下产生的超静孔隙水压力逐渐消散，孔隙水排出，孔隙体积减小而产生的。一般会持续较长的一段时间。对其总沉降，可根据压缩曲线采用分层总和法进行计算，对其沉降的发展过程需根据固结理论计算。

次固结沉降次固结沉降是指孔隙水压力完全消散，主固结沉降完成后的那部分沉降。通常认为次固结沉降是由于颗粒土之间的蠕变和重新排列而产生的。对不同的土类，次固结沉降在总沉降量中所占的比例不同。有机质土，高压缩性粘土的次固结沉降量较大，大多数土类次固结量很小。不同类型的土，其沉降特征也不一样，对于透水性好的砂性土，不管是饱和的还是非饱和的，受力后孔隙水，气体迅速排出，所需的固结时间很短，一般不按固结问题考虑，其沉降主要是瞬时沉降，是指施加荷载后，土体在很短的时间内产生的沉降。对于非饱和粘性土，由于孔隙中含有大量气体，受力后气体体积压缩，产生的超静孔压力较小，基本上没有孔隙水排出，其沉降也是以瞬时沉降为主；对一般的饱和性土，其沉降以固结沉降为主。

孔隙水压力土体受荷后在孔隙水中产生的压力。根据有效应力原理，施加于饱和土体的总应力等于孔隙水压力(非饱和土时为孔隙水压力加孔隙气压力)和颗粒之间有效应力之和，而有效应力对土抗剪强度和评价土的固结程度影响很大，所以，测定土中孔隙水压力的数值大小及其消散程度，对于正确评价地基土的强度和稳定性及其固结程度非常重要。室内孔隙水压力及其消散过程的测定可在三轴剪力仪中进行。超静孔隙水压力是指土孔隙水中超过静水压力的压力，为附加应力 中由孔隙水所承受或传递的压(或应)力。它随土中 水的排出而不断消散，直至完全转化为有效应力 。

蠕变固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。它与塑性变形不同，塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹性极限施加的力时也能出现。许多材料（如金属、塑料、岩石和冰）在一定条件下都表现出蠕变的性质。由于蠕变，材料在某瞬时的应力状态，一般不仅与该瞬时的变形有关，而且与该瞬时以前的变形过程有关。许多工程问题都涉及蠕变。在维持恒定变形的材料中，应力会随时间的增长而减小，这种现象为应力松弛，它可理解为一种广义的蠕变。