固结沉降理论

如果已知由地表超载引起的岩土体中或正在建设中的土工构筑物中应力的变化，那么，就可以得到岩土体的变形。岩土体的变形通常不是仅发生在竖向，但变形量的竖向分量即为岩土体的沉降量。总的来说，固结沉降变形随时间的变化是不稳定的，这说明沉降变形并不是在加载后立刻完成的，变形过程取决于岩土体的固结特性。渗透性强、可压缩性弱的岩土体（砂土、砾石土）变形很快，然而饱和的、渗透性弱的粘性土则是一个缓慢变形的过程，这个过程即为固结。

岩土体沉降变形和时间的关系

岩土体的固结沉降变形可以根据时间分为三个部分：

• 瞬时沉降（初期）
• 固结沉降（固结期）
• 次固结沉降（蠕变期）

瞬时沉降

在瞬时沉降中，岩土体只发生剪切变形，只有形状的改变而没有体积的改变。孔隙水压力不发生变化。

固结沉降

这个阶段的岩土体变形主要是由于土体颗粒的运动和压缩引起的土体骨架的变形，其典型特征是土体体积的改变。如果孔隙中充满了水（特别是在低渗透性的土体中），水分将被压出孔隙并排到压力较小的岩土体中（即岩土体的固结）。固结沉降变形将随着时间发生变化，最终当超静孔隙水压力为零时终止。

次固结沉降

当固结沉降完成时，土体骨架的变形不会再引起孔隙水压力的变化（理论上固结沉降完成的时间应当是无穷大的）。随着压力的增加，土体颗粒将紧密压缩在一起，以至于土颗粒本身将发生变形，体积将继续发生改变——这时的变形即为土体蠕变或次固结沉降。和固结沉降不同的是，次固结沉降发生在恒定的有效应力下。在软塑性土或压实土中，次固结沉降是不能被忽略的——对于超固结状态，次固结沉降量将占总沉降量的约10%，对于正常固结状态，次固结沉降量甚至将占总沉降量的约20%。