地基变形详解内容丰富

第六章：地基变形本章的主要内容：地基最终沉降量的计算；地基变形与时间的关系6.1概述

土体变形与应力状态一般地基在自重应力作用下已压缩稳定增加的附加应力导致地基土体发生变形体积变形形状变形正应力引起，使土的体积压密缩小，不会导致土体发生破坏剪应力引起，当剪应力超过一定限度时，土体将产生剪切破坏，此时的变形将不断发展。通常在地基中是不允许发生大范围剪切破坏的。本章讨论重点

土体变形与基础沉降沉降：在附加应力作用下，地基土体积缩小，从而引起建筑物基础的竖直方向的位移（或下沉）称为沉降。不均匀沉降：地基土各部分的竖向变形不同，在基础的不同部位会产生沉降差，使建筑物基础发生不均匀沉降。后果：基础的沉降量或沉降差(或不均匀沉降)过大不但会降低建筑物的使用价值，而且往往会造成建筑物的毁坏。地基不均匀沉降地基不均匀沉降

土体变形与基础沉降为了保证建筑物的安全和正常使用，我们要预先对建筑物基础可能产生的最大沉降量和沉降差进行估算。基础的沉降量或沉降差与土的压缩性有关，易于压缩的土，基础的沉降大，不易压缩的土，基础的沉降小。基础的沉降量与作用在基础上的荷载性质和大小有关。荷载愈大，基础沉降也愈大；而偏心或倾斜荷载所产生的沉降差要比中心荷载为大。6.2地基变形的弹性力学公式

集中荷载作用集中荷载作用下的竖向位移地基中任一点的竖向位移：z=0时即地表面的竖向位移：假定地基为半无限弹性体,直接应用Boussinesq弹性解得到荷载作用范围内的地基沉降量。

均布荷载作6.3常用的地基沉降计算方法

地基的变形计算主要是计算地基表面的垂直变形量，一般称为地基变形量或建筑物基础沉降量。地基最终沉降量：指地基在建筑物荷载作用下最后的稳定沉降量。计算地基最终沉降量的目的在于确定建筑物最大沉降量、沉降差和倾斜，并将其控制在允许范围内，以保证建筑物的安全和正常使用。沉降与时间的关系

地基沉降的原因（外因）AAgz0pNetstressincrease通常认为地基土层在自重作用下压缩已稳定，主要是建筑物荷载在地基中产生的附加应力引起地基沉降。

地基沉降的原因（内因）土由三相组成，具有碎散性，在附加应力作用下土层的孔隙发生压缩变形，引起地基沉降。h

分层总和法分层总和法：

在地基沉降计算深度范围内将地基土划分为若干分层来计算各分层的压缩量，然后求其总和。每个分层压缩量的计算方法与无侧向变形条件下的压缩量计算方法相同。

基本假设：

基底附加压力认为是作用于地表的局部柔性荷载，在非均质地基中引起的附加应力分布可按均质地基计算；只须计算竖向附加应力的作用使土层压缩变形导致地基沉降，而剪应力则可忽略不计；土层压缩时不发生侧向变形(侧限)。采用侧限条件下得到的压缩性指标来计算土层压缩量。

基本计算公式

计算原理示意图σZiσZ(i-1)Hi

计算过程及步骤[1]选择沉降计算点的位置，求出基底压力的大小和分布；[2]地基分层：天然土层的交界面、地下水位应为分层面，在同一分类土层中，各分层的厚度不宜过大。（≤0.4b）[3]计算地基中的自重应力分布；[4]计算地基中的竖向附加应力分布；[5]计算各分层的平均自重应力、平均附加应力；[6]计算第i分层的压缩量；[7]将各分层的压缩量进行累加，得到地基总沉降量。

计算自重应力分布计算各分层交界面上的自重应力；自重应力分布从天然地面开始计算。连接各点绘出自重应力分布曲线。

计算附加应力分布求出各分层交界面处的竖向附加应力；当基础有埋置深度，应根据基底附加压力计算地基中附加应力；连接各点绘出附加应力分布曲线。计算侄自重辫应力甚、附槽加应轨力平雨均值计算第i分层压典缩量地基总雁沉降量川计算及挂计算深渠度确定一般竭粘土软粘土压缩层添的概念匀及确定通常洒按附范加竖鼻向应旷力与哨自重宗应力朝之比装确定乡丰压缩摆层的颗厚度米。地基沉冒降量计主算《规范赛法》由《建筑著地基芦基础雄设计童规范》（GB5旋000查7－200屠2）提出别分层总坊和法的杯另一种于形式；沿用乔分层伴总和办法的银假设峡，并另引入祖平均威附加镜应力雕系数逮和地寒基沉缎降计析算经沙验系附数；采用举侧限摊条件临的压叹缩性局指标耽，规否定了竿地基柳沉降蒜计算班深度灰的标场准，直提出享了地悟基的规沉降屡计算恐经验杨系数搂，使殃得计姑算成交果接供近于竿实测年值。平均附雹加应力苍系数的怎物理意阀义z深度比范围哄的均谣质土嫩地基绩的压溜缩沉眉降量妥：z深度范肤围的平表均附加滑应力系胶数：沉降量刻计算基哥本原理成层地忽基中第i分层的特沉降量蹲的计算姜公式:沉降量聋计算地基最浅终沉降轰量计算栏公式:沉降计眨算经验药系数：地基沉饺降计算歪深度zn地基沉寸降计算庄深度zn应满足故的条件当确定惠沉降计怪算深度申下有软允弱土层督时，尚投应向下怖继续计讽，直至惧软弱土磁层中所径取规定孙厚度的耐计算沉尚降量也陷满足上阅式若计算岔深度范乎围内存仰在基岩灭，zn可取伐至基燃岩表矛面为浊止当无相品邻荷载训影响，珠基础宽饶度在1～30侨m范围内每，基础冤中点的永地基沉辛降计算禾深度可斤以按简烫化公式源计算：考虑银应力笛历史清的地爹基沉虏降计疲算正常宁固结住土的逐地基巩沉降梳量计数算考虑温应力别历史哑的地世基沉碑降计俯算超固够结土区的地杠基沉括降量势计算考虑结应力校历史蚕的地悉基沉甩降计咬算超固结材土的地慌基沉降搭量计算考虑纯应力买历史亡的地凭基沉垮降计序算欠固结狗土的地廊基沉降呼量计算欠固蛾结土慌的沉猎降不源仅仅避包括喜受附观加应移力所索引起版的沉径降，茎而且殿还包抄括地热基土栽在自昨重作比用下涂尚未仓固结袄的那横部分惯沉降桨；对于欠匆固结土膏来说，霉即使没异有外荷窗载作用微，该土托层仍然脚会产生好压缩量瞬时沉嘉降主固顷结沉再降次固刷结沉仁降瞬时沉拳降：在加床荷后失立即上发生妖的沉皂降。影响系善数主固锹结沉途降：在荷载凝作用下叹饱和土延体中孔氏隙水排论出，土退体体积谦逐渐减劣小，有旁效应力缘瑞逐渐增尖加，并记最终达翼到一个蝇稳定值奋，此时宇孔隙水炒应力消稍散为零江，这一倡过程所均产生的殖沉降为来主固结蚂沉降。次固结柏沉降：土体段在主双固结春沉降锁完成简之后烫有效屋应力灭不变浆得情离况下翅还会邮随时触间的坟增长酿进一享步产星生沉没降，茄称为昆次固它结沉怖降。斯肯类普顿-比伦法陶计算基理础最终斥沉降量6.4饱和土蛙体渗透汽固结理宅论土体在侧外荷作萍用下的顿压缩过测程与时厨间有关工程济设计服中，选我们派不但桨需要袜预估轰建筑风物基肢础可栽能发姑生的直最终匙沉降艘量，择而且皱还常粮常需天要预机估建蕉筑物患基础钞达到特某一没沉降篇量所羽需的投时间伤或者饼预估银建筑村物完裁工后葱经过城一段胡时间满可能锤产生延的沉稻降量饱和土积中有效亭应力原浅理有效应播力：通蚊过粒间射接触面见传递的卷应力称内为有效悟应力，核只有有选效应力冻才能使狐得土体输产生压叉缩（或探固结）户和强度享。把研膀究平境面内谣所有忧粒间第接触脉面上馆接触好力的挑法向送分力买之和阅除以煮所研期究平寒面的初总面眉积所简得的碗平均那应力法来定叹义有军效应扁力单向固局结模型单向固墨结模型单向凤固结诸模型在某腥一压致力下畜，饱钉和土命的固钢结过旧程就迷是土封体中驾各点伟的超势孔隙闸水应如力不绞断消润散、自附加奸有效策应力纱相应弟增加愧的过朵程，知或者横说是爬孔隙宵水应像力逐改渐转隶化为味附加蹈有效刘应力弱的过跳程在转化季的过程峡中，任橡一时刻竞任一深秀度上的犯应力始扛终遵循阔有效应子力原理求解地山基沉降签与时间农关系的电问题，猴实际上牲就变成博求解在馒附加应庭力作用鄙下，地袄基中各懂点的超遭孔隙水瞒应力随丧时间变再化的问膊题Ter窗zag圆hi单向犹固结为理论适用挣条件阿：荷载念面积弄远大稍于压崇缩土抄层的医厚度蔬，地耗基中残孔隙航水主申要沿通竖向就渗流秧。基本假俱定：（1）土中亦水的渗斗流只沿旷竖向发生生，服如从达西胖定律；（2）土的峡渗透系佩数和压侍缩系数挡为常数宁；（3）土枝颗粒畏和土另中水辱都是父不可树压缩垒的；（4）土瓶是完畜全饱迎和的邀均质隆、各探向同泛性体沾；（5）外仗荷是她一次禾瞬时赏施加扩。Ter酿zag交hi单向固蒜结理论Ter纠zag养hi单向骨固结给理论根据轿水流怖连续降性原俯理、例达西忘定律饼和有担效应舱力原底理，盐建立鼠固结敏微分犁方程钟：cv——土的固和结系数添，m³/年渗透固慕结前土带的孔隙惜比土的论渗透病系数Ter容zag自hi单向固陷结理论t=0，0≤z≤H时，u＝σz0＜t≤∞，z＝0时，∂u/∂z=00＜t≤∞，z＝H时，u＝0t=∞，0≤z≤H时，u＝0m—骄—正奇整炕数1，3，5…；H—倘—待固师结土蔬层最车长排走水距敲离(m)，单祝面排谷水土盘层取偶土层完厚度芦，双累面排援水土晓层取牵土层怕厚度锹一半时间因鉴素单面排颠水双面斧排水Ter棉zag锤hi单向固说结理论固结嫌度及缝其应遥用定义广：土中夜一点览的固卖结度羊通常蚊不重脱要，闻引入失土层朗平均照固结鞭度的侧概念固结再度及作其应舅用对于渴附加订应力捉为均面匀分惜布的烧情况殊：固结度税及其应倚用土层的洲平均固剖结度是泄时间因筹数Tv的单值右函数，洒它与所证加的附触加应力妙的大小然无关，麦但与土槐层中附道加应力附的分布尚形态有塞关。1.适用于踏地基土悦在其自堂重作用仅下已固酱结完成御，基底砍面积很塌大而压减缩土层钞又较薄贺的情况2.适用寇于土室层在铁其自压重作翅用下贴未固昨结，井土的贸自重弊应力雄等于床附加欲应力3.适用于臭地基土尿在自重拿作用已栏固结完嘴成，基竟底面积东较小，垂压缩土厚层较厚随，外荷在在压缩坑土层的丢底面引汽起的附脉加应力守已接近蛾于零4.视为1、2种附氏加应览力分吧布的通叠加5.视为1、3种附竞加应它力分钱布的鉴叠加12345Hα=透水面上的压缩应力不透水面上的压缩应力固结刘度及狱其应帅用固结度祸及其应喷用傅立牛叶级忙数解绳收敛敢很快裂，当U>30圾%近似取坚第一项土质相挪同而厚夺度不同伟的两层星土，当沫压缩应构力分布吹和排水允条件相政同时，采达到同久一固结闲度时时浊间因素恭相等土质相烤同、厚杠度不同剃土层，追荷载和好排水条陕件相同小时，达杆到相同眯固结度穗所需时舰间之比馒等于排嫌水距离签平方之森比结论：对于喇同一约地基衔情况上，将越单面末排水道改为沾双面倦排水龙，要辈达到束相同惩的固铁结度丈，所爆需历认时应轨减少我为原漠来的1/4固结度刃及其应名用利用固秋结度理出论，可案以解决渐两类沉丧降计算泪问题：已知土袄层的最摸终沉降始量，求州某一固欧结历时t已完鞭成的等沉降已知土低层的最撞终沉降估量，求两土层完绘成某一警沉降量尘所需的暖时间地基沉朽降与时链间关系礼计算步迫骤（1）计扮算地细基最哑终沉绍降量兴；（2）计算算地基附够加应力俘沿深度基的分布循；（3）计算腰土层的传竖向固懒结系数敏和时间炊因子；（4）求解欢地基固虏结过程倘中某一左时刻t沉降伏量。例题1在天然贵地面上朴大面积呀填土，膏填土高丧度为2.搬5m，填阻土重咸度γ=18谱kN/湖m3，试计卖算地基察最终沉亏降量为赞多少？存地下水它位在地释面以下2m处，粘治土层的叉压缩试遥验结果衣见下表辜所示：p050100200300e0.850.760.710.650.62γ=18kN/m3(水上)粗砂γsat=20kN/m3Es=16MPa粘土γsat=18kN/m3±0.00m-2.00m-5.00m-10.00m岩基解：各点昌自重贩应力泰：各点附参加应力德：上部夹砂土和层的丸压缩恰沉降悦量：压缩谦前粘终土层秘的平箱均有障效自背重应昂力：孔隙比e1=0.宁724压缩百后粘煌土层耳的平杠均有县效总触应力耗：孔隙比e2=0这.6蚀91下部派粘土激层的塔压缩克沉降政量：地基最汇终沉降夸量：例题2某超固爹结粘土虹层厚2m，前心期固屑结压瓣力pc=3纺00鹅kP覆a，原始藏压缩曲掏线的压秤缩指数Cc=0.沃5，原粮始再应压缩封曲线颤的回根弹指纽奉数Cs=0爽.1，土隐层所底受的岁平均旱自重路应力p1=1陡00艳kP华a，e0=0助.7眯0，试计事算以下预两种情查况下该赖粘土层壤的最终油沉降量贷：(1吐).建筑烂物荷国载在相粘土姨层中形产生