土的压缩性和地基沉降计算.ppt.Convertor

1、第四章 土的压缩性和地基沉降计算§4.1 土的压缩性土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性压缩量的组成固体颗粒的压缩占总压缩量的1/400不到，忽略不计土中水的压缩空气的排出压缩量主要组成部水的排出说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果无粘性土，透水性好，水易于排出。压缩稳定很快完成粘性土，透水性差，水不易排出。压缩稳定需要很长一段时间土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程一、压缩试验（三联固结仪）研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称固结试验e01.2.压缩模量Es土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为侧限模量说明：土的压缩模量Es与土的

2、的压缩系数a成反比， Es愈大， a愈小，土的压缩性愈低3.变形模量E0土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。变形模量与压缩模量之间关系其中土的泊松比，一般00.5之间§4.2 地基最终沉降量计算地基最终沉降量地基变形稳定后基础底面的沉降量一、分层总和法1.基本假设地基是均质、各向同性的半无限线性变形体，可按弹性理论计算土中应力在压力作用下，地基土不产生侧向变形，可采用侧限条件下的压缩性指标 2.单一压缩土层的沉降计算在一定均匀厚度土层上施加连续均布荷载，竖向应力增加，孔隙比相应减小，土层产生压缩变形，没有侧向变形。 为了弥补假定所引起误差，取基底中心点下的附加应力进行计算，

3、以基底中点的沉降代表基础的平均沉降ei土的压缩应变e1i由第i层的自重应力均值从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比 e2i由第i层的自重应力均值与附加应力均值之和从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比4.单向压缩分层总和法计算步骤1.绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线2.确定地基沉降计算深度3.确定沉降计算深度范围内的分层界面4.计算各分层沉降量5.计算基础最终沉降量地基沉降计算深度zn应该满足的条件 当确定沉降计算深度下有软弱土层时，尚应向下继续计算，直至软弱土层中所取规定厚度的计算沉降量也满足上式，若计算深度范围内存在基岩，zn可取至基岩表面为止 当无相邻荷载影响，基础宽度在130m范

4、围内，基础中点的地基沉降计算深度可以按简化公式计算 为了提高计算精度，地基沉降量乘以一个沉降计算经验系数ys，可以查有关系数表得到地基最终沉降量修正公式地基最终沉降量修正公式ai、ai-1基础底面至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数 zi、zi-1基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m)三、地基沉降计算中的有关问题1.分层总和法在计算中假定不符合实际情况 假定地基无侧向变形 à à计算结果偏小 计算采用基础中心点下土的附加应力和沉降 à à计算结果偏大 两者在一定程度上相互抵消误差，但精确误差难以估计2.分层总和法中附加应力计算应考

5、虑土体在自重作用下的固结程度，未完全固结的土应考虑由于固结引起的沉降量相邻荷载对沉降量有较大的影响，在附加应力计算中应考虑相邻荷载的作用 3.当建筑物基础埋置较深时，应考虑开挖基坑时地基土的回弹，建筑物施工时又产生地基土再压缩的情况A. 3.土的应力历史对土的压缩性的影响土的应力历史：土体在历史上曾经受到过的应力状态先期固结压力pc ：土在其生成历史中曾受过的最大有效固结压力讨论：对试样施加压力p时，压缩曲线形状p<pc再压曲线，曲线平缓p>pc正常压缩曲线，斜率陡，土体压缩量大土层的先期固结压力对其固结程度和压缩性有明显的影响，用先期固结压力pc与现时的土压力p0的比值描述土层的

6、应力历史，将粘性土进行分类1.正常固结土先期固结压力等于现时的土压力pcp02.超固结土先期固结压力大于现时的土压力pc>p03.超固结土先期固结压力小于现时的土压力pc<p0§4.3 饱和土体渗流固结理论无粘性土地基上的建筑物土的透水性强，压缩性低沉降很快完成粘性土地基上的建筑物土的透水性弱，压缩性高，达到沉降稳定所需时间十分漫长一、有效应力原理饱和土的压缩主要是由于土的外荷作用下孔隙水被挤出，以致孔隙体积减小所引起的饱和土孔隙中自由水的挤出速度，主要取决于土的渗透性和土的厚度渗透固结：与自由水的渗透速度有关的饱和土固结过程孔隙水压力u是指外荷p在土孔隙水中所引起的超静

7、水压力（土体中由孔隙水所传递的压力）有效应力¢是指由土骨架所传递的压力，即颗粒间接触应力模型演示得到：饱和土的渗透固结过程就是孔隙水压力向有效力应力转化的过程，在任一时刻，有效应力¢和孔隙水压力u之和始终等于饱和土体的总应力饱和土体有效应力原理1.基本假定1土层是均质的、完全饱和的2.土的压缩完全由孔隙体积减小引起，土体和水不可压缩3.土的压缩和排水仅在竖直方向发生4.土中水的渗流服从达西定律5.在渗透固结过程中，土的渗透系数k和压缩系数a视为常数6.外荷一次性施加微分方程及解析解根据水流连续性原理、达西定律和有效应力原理，建立固结微分方程cv土的固结系数，m³/

8、年渗透固结前土的孔隙比其中：k土的渗透系数，m/年求解分析固结微分方程t=0，0zH 时，uz 0t，z0时， u/ z=00t ，zH时，u0t=，0zH时，u0 采用分离变量法，求得傅立叶级数解式中：TV表示时间因素m正奇整数1，3，5； H待固结土层最长排水距离(m)，单面排水土层取土层厚度，双面排水土层取土层厚度一半地基固结度地基固结度：地基固结过程中任一时刻t的固结沉降量sct与其最终固结沉降量sc之比说明： 在压缩应力、土层性质和排水条件等已定的情况下，U仅是时间t的函数竖向排水情况，固结沉降与有效应力成正比，因此在某一时刻有效应力图面积和最终有效应力图面积之比值即为竖向排水的平均

9、固结度Uz29傅立叶级数解收敛很快，当U >30%近似取第一项土质相同而厚度不同的两层土，当压缩应力分布和排水条件相同时，达到同一固结度时时间因素相等 土质相同、厚度不同土层，荷载和排水条件相同时，达到相同固结度所需时间之比等于排水距离平方之比结论：对于同一地基情况，将单面排水改为双面排水，要达到相同的固结度，所需历时应减少为原来的1/4 §4.4 建筑物沉降观测与地基容许变形值一、建筑物沉降观测反映地基的实际变形以及地基变形对建筑物的影响程度根据沉降观测资料验证地基设计方案的正确性，地基事故的处理方式以及检查施工的质量沉降计算值与实测值的比较，判断现行沉降计算方法的准确性，并发展新的更符合实际的沉降计算方法观测工作主要内容1.收集资料和编写计划2.水准基点设置3.观测点的设置4.水准测量5.观测资料的整理34二、地基的容许变形值地基变形按其变形特征划分1.沉降量一般指基础中点的沉降量2.沉降差相邻两基础的沉降量之差3.倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比4.局部倾斜承重砌体沿纵墙610m内基础两点的沉降差与其距离之比地基容许变形值的确定方法1.理论分析方法实质是进行结构与地基相互作用分析，计算上