地基的沉降计算清楚明了

第四章、地基沉降计算土的压缩性固体颗粒的压缩土中水的压缩土中空气的排出土中水的排出可以忽略沉降主要组成部分土的压缩试验刚性护环加压活塞透水石环刀底座透水石土样荷载土样只产生竖向压缩土样不产生侧向变形Vv＝e1Vs＝1H1/(1+e1)H1Vv＝e2Vs＝1H1/(1+e1)pH1土样在压缩前后变形量为s，整个过程中土粒体积和底面积不变。△HH2压缩前后土颗粒的高度不变有：e0eppee-p曲线曲线A曲线B曲线A压缩性＞曲线B压缩性压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，土的压缩性愈高压缩系数α：土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值p1p2e1e2M1M2e0ep△p△e利用单位压力增量所引起得孔隙比改变表征土的压缩性高低《规范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa对应的压缩系数α

1-2评价土的压缩性

a1-2＜0.1MPa-1低压缩性土0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中压缩性土

a1-2≥0.5MPa-1高压缩性土

压缩指数Cc与压缩系数α不同，它在压力较大时为常数，不随压力变化而变化。

Cc值越大，土的压缩性越高，低压缩性土的Cc一般小于0.2，高压缩性土的Cc值一般大于0.4。压缩指数Cc：将e-lgp曲线直线段的斜率用Cc来表示，称为压缩指数，它是无量纲量【例1】某土层取出的土样进行压缩试验后，得到的试验结果如下表所示，试判断土的压缩性A、高压缩性土B、中压缩性土C、低压缩性土D、无法判断压缩模量：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，用Es表示压缩模量也不是常数，而是随着压力大小而变化

Es＜4MPa

高压缩性土

4MPa≤Es

≤20MPa

中压缩性土

Es

>

20MPa

低压缩性土【例2】某地层中粉质黏土土层的压缩试验资资料如下表所示，，试计算这种种土层的压压缩系数α1-2和Es1-2地基最终沉沉降量：地基在荷载载作用下沉沉降完全稳稳定后的沉沉降量。达到最终沉沉降量的时时间，取决决于地基的的排水条件件沉降的计算方法分层总和法规范法天然地面分层总和法法未建建筑物物之前建筑物建好好之后第i层土hi第i层土在建筑筑物建好之之后的最终终沉降量为为：未建建筑物之前建筑物建好之后【例3】某条形基础础底面下有有厚度为2m的黏土层，，其下为不可可压缩的基基岩，已知黏性土层中中部的自重压应力力为50KPa，附加压应力力为100KPa，此土层的的压缩试验验数据如下下表所示求求，该土层层压缩变形形量2m基岩黏土【例3】某条形基础础底面下有有厚度为2m的黏土层，，其下为不可可压缩的基基岩，已知黏性土层中中部的自重压应力力为50KPa，附加压应力力为100KPa，此土层的的压缩试验验数据如下下表所示求求，该土层层压缩变形形量【例4】某独立基础的长长度为4m，宽度为2m，埋深2m，上部结构传至基基础顶面的轴心心压力为360KN，地基为均质的粉质黏土土，厚度为2m，重度为18KN/m3，粉质黏土下为不不可压缩的基岩岩，已知该粉质黏土土的初始孔隙比比e1=0.8，假定其压缩系系数为定值α=0.25MPa-1，求该土层压缩缩量2m基岩粉质黏土γ=18KN/m32m分层总和法分层层时的注意事项项1、土层的交界面面和地下水位面面必须分层。2、层的厚度hi≤Min（0.4倍的基础宽度，，2m）3、计算深度的取取值：对低压缩性土：：附加应力=0.2倍自重应力对高压缩性土：：附加应力=0.1倍自重应力规范法又称应力力面积法LL1规范法的原理：：基础中心每层土的压缩量等于每层土的附加应力的应力力面积除以该层土的压缩模量。第i层土附加应力分布曲曲线应力面积的算法法z第i层土第i层土的附加应力力面积算法ABCDFEzizi-1第i层土的压缩量：αi、αi-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层土底面的距离离(m)Esi—第i层土的压缩模量量（MPa）将所有土层的压缩量算出并求和再乘以相应的经验验系数，可得到规范法法的最终沉降量量公式：Ψs—经验系数可查表表求得n—地基变形计算深度范围内所划分的土层数P0—准永久组合时，，基础底面的附附加压力Ψs的取值如下表所所示Es—变形计算深度范围内压缩模量的当量值Ai—第i层土的附加应力力面积【例7】某矩形独立基础础，尺寸5m××5m，准永久久组合合的基基底附附加压压力为为180KPa，基底底以下下土的的性质质和平平均附附加压压力系系数如如下图图所示示，求求地基基的压压缩模模量当当量值值5m粉土2m2.5m①②③粉质黏黏土基岩沉降计计算深深度的的经验验公式式公式适适用条条件：：1、无相相邻荷荷载影影响2、基础础宽度度b在1m——30m范围内内3、只能能算基基础中中心点点4、zn是从基基础底底面开开始往往下算算起若在计计算深深度范范围内内存在在坚硬土土层或或基岩岩时，沉降降计算算只算算至其其表面面坚硬的的土层层有：：1、黏性性土的的孔隙隙比小小于0.5，压缩缩模量量大于于50MPa。2、密实实砂卵卵石层层，压压缩模模量大大于80MPa2m2m一般黏黏性土土【例5】已知某某基础础下地地质剖剖面土土如下下图所所示：：基础础四周周无相相邻荷荷载，，试分别别计算算当第第②层层土为为一般般砂土土时，，第②②层土土为基基岩时时，计算深深度4m2m①②③5m粉质黏黏土当计算算深度度下部部有较较软土土层时时，仍仍需要要继续续计算算，计计算深深度的的确定定公式式为：：—在计算深度范范围内，第i层图的计算变变形值—在计算深度向向上，取Δz厚度土层的变变形值2m2m一般黏性土4m①②淤泥质土4mΔz压缩量压缩量第一层土的沉降第二层土的沉降第三层土的沉降【例6】已知柱下独立立基础的尺寸寸为2.8m×2m，准永久组合时时基础底面的的附加压力p0为150KPa，试计算若无相相邻荷载影响响时，基础中心的最最终沉降量为为多少？一般黏性土6m①②③1.5m杂填土1.4m1.4m砂土【例8】某矩形的独立立基础其尺寸寸为2m×2m，埋深1.5m，柱子传递给给基础的竖向向荷载的准永永久组合值为为480KN2m×2m一般黏性土1.6m1.4m①②③11m粉土1.5m中砂杂填土F=480KN（准永久组合合）2m×2m一般黏性土1.6m1.4m①②③粉土1.5m中砂杂填土F=480KN（准永久组合合）1、试着计算基基础底面的附附加压力11m2m×2m一般黏性土1.6m1.4m①②③粉土1.5m中砂杂填土F=480KN（准永久组合合）2、基础无相邻邻荷载影响，，计算沉降计计算深度11m2m×2m一般黏性土1.6m1.4m①②③粉土1.5m中砂杂填土F=480KN（准永久组合合）3、计算基础中中心处，各层层土底面的平平均附加应力力系数11m2m×2m一般黏性土1.6m1.4m①②③粉土1.5m中砂杂填土F=480KN（准永久组合合）11m4、计算基础中心处2m×2m一般黏性土1.6m1.4m①②③粉土1.5m中砂杂填土F=480KN（准永久组合合）5、计算在沉降降计算深度范范围内压缩模模量当量11m2m×2m一般黏性土1.6m1.4m①②③粉土1.5m中砂杂填土F=480KN（准永久组组合）6、计算该地地基的最终终沉降量11m沉降6步走1、计算准永久组合合基础底面的的附加压力力2、计算沉降降计算深度度（注意公式式适用条件件）3、计算基础础中心处，，各层土底底面的平均均附加应力力系数（注意查表表时基础要要分成四小小块用角点点法）4、计算基础中心处zi—基础底面至至第i层土底面的的距离(m)5、计算在沉沉降计算深深度范围内内压缩模量量当量6、计算该地地基的最终终沉降量【例9】某钢筋混凝土条条形基础，由墙体上部传来来的轴心荷载的的准永久组合为200KN/m，基础的埋深为0.8m，基础的宽度为1.5m，地质剖面如下下图所示，试着着计算沉降1.5m一般黏性土3m6.3m①②0.8m淤泥质黏土填土F=200KN/m3m1.5m一般黏性土6.3m①②0.8m填土F=200KN/m淤泥质黏土③建筑物在施工完完成后的变形量量砂土：施工完成成后变形基本完完成低压缩黏性土：：完成最终变形形50%~80%中压缩黏性土：：完成最终变形形20%~50%高压缩黏性土：：完成最终变形形5%~20%固结：土体随着土中孔孔隙水的消散而而逐渐被压缩的的过程。外荷载在饱和土体产生应力有效应力σ’：通过土粒骨架所所承担的应力孔隙水压力u：空隙中的水所承承担的应力有效应力原理理：外部压力一定定时，若土体体中孔隙水压压力的增加或减小，会相应的影影响土体中有有效应力的减小或增加有效应力能使土颗粒的的形状和体积积压密而变形形，也能使土土颗粒在有滑滑动趋势时，，产生摩擦，，使土具有一一定的强度。。孔隙水压力能使每个土颗颗粒四周受到到相同的压强强，它不能改变土土颗粒的位置置和体积，不不能使土产生生变形，不能能提高土的强强度。ppp附加应力:σz=p超静孔压:u=σz=p有效应力:σ’z=0附加应力:σz=p超静孔压:u<p有效应力:σ’z>0附加应力:σz=p超静孔压:u=0有效应力:σ’z=p超静水压力：外荷荷载在孔隙水中引引起的压力在渗透固结过程中中，有效应力逐渐渐增大，孔隙水压压力逐渐消失，土土体积逐渐减小，，土的强度不断提提高【例10】某工程地质剖面如如下图，若地下水水位从地表下1m长期降到4m，①试作降水前后后黏土层中的土的的竖向自重应力分分布图②计算黏土土层压缩量天然地面3m3m1m基岩天然地面3m3m1m基岩土层只在外荷载作作用方向一致的竖竖直方向发生渗流流和变形，称为一一维渗透固结t=0的时刻，骤然加上上荷载，孔隙水不不能排除，荷载完完全由孔隙水承受受。0＜t＜∞的时刻，随着时间间的增加，孔隙水水逐渐排除，孔隙隙水压力逐渐减小小，有效应力逐渐渐增加。t=∞的时刻，压力完全全由土颗粒骨架承承受超静孔隙水压力和和附加有效应力是是时间t和深度z的函数固结度Uzt：地基的固结程度，，经某一时刻，深度z处土层的有效应力和土层达到最终沉沉降时的最终有效应力的比值表征整个土层的固固结程度，引入平平均固结度【例11】某厚度为6m的饱和软土，采用大面积堆载载预压处理，堆载压力为100KPa，在某一时刻，测测得的超孔隙水压力延深度的曲线如下图所示，求该该软土层的平均固固结度天然地面2m40KPa2m2m60KPa30KPa12年注册岩土工程师师真题竖向排水固结时，固结度Ut的计算公式：Tv—时间因数，无量纲纲Cv—土的固结系数（m2/年，cm2/年）K—土的渗透系数（cm/s）e1—渗透固结前的孔隙隙比，无量纲H—排水最长距离，单单面排水为土层厚厚度，双面排水取取一半土层厚度α—压缩系数（MPa-1）【例12】某软黏土的地基，，厚度为15m，地面上作用有大大面积荷载100KPa，已知Cv=1.5×10-3cm2/s，试计算①软土地基基下为不透水层时时，3个月以后的地基固固结度，②软土地基下为砂砂土层时，3个月以后的地基固固结度。建筑物的沉降观测测一、水准点的设置置1、水准点宜设置在在基岩或低压缩性性的土上2、水准点须设在建建筑物产生压力影影响范围外3、一个观测区内水水准点不少于3个二、观测点的设置置1、观测点不宜少于于6个2、工业建筑的观测测点宜设在柱或墙墙上3、民用建筑的观测测点宜设在外墙的的转角处，纵横墙墙交接处及沉降缝缝的两侧三、观测次数的确确定：1、民用建筑每施工工完一层，应观测测一次2、工业建筑按不同同荷载阶段，分次次