版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
地基沉降(settlement)计算
1整理版ppt§0回顾:
土的压缩指标指标名称定义曲线Es侧限压缩模量p/-p曲线mv体积压缩系数/pa压缩系数-e/pe-p曲线Cc压缩指数-e/(lgp)e-lg(p)曲线Cs膨胀指数-e/(lgp)2整理版ppte-p曲线ep01002003000.60.70.80.91.0ep(kPa)压缩系数
KPa-1,MPa-1
0.1
0.5低压缩性中压缩性高压缩性3整理版ppt压缩系数侧限压缩模量体积压缩系数压缩指标间的关系1e0e孔隙固体颗粒e4整理版ppt10010000.60.70.80.9eCc11Csp(kPa,lg)e-lgp曲线Cs膨胀指数
(再压缩指数)特点:在压力较大部分,
接近直线段指标:压缩指数5整理版pptep(lg)CD在e-lgp曲线上,找出曲率最大点m作水平线m1作m点切线m2作m1,m2的角分线m3m3与试验曲线的直线段交于点BB点对应于先期固结压力pmrmin123Pc先期固结压力的确定Casagrande法AB6整理版ppt当前地表h过去地表过去地表正常固结土OCR=1欠固结土OCR<1超固结土OCR>1固结比7整理版ppt土样压缩量计算公式SS=h-h1
(a)e-p曲线(b)e-lgp曲线8整理版ppt§地基沉降(settlement)计算一、沉降组成瞬时沉降主固结沉降次固结沉降荷载刚加上,在很短的时间内产生的沉降,一般采用弹性理论计算(砂土等)(渗透固结沉降):饱和粘土地基在荷载作用下,孔隙水被挤出而产生渗透固结的结果(含有机质较少的粘性土)孔隙水停止挤出后,颗粒和结和水之间的剩余应力尚在调整而引起的沉降(含有机质较多的粘性土)9整理版ppt§1地基沉降(settlement)计算一、沉降组成瞬时沉降主固结沉降次固结沉降荷载刚加上,在很短的时间内产生的沉降,一般采用弹性理论计算(砂土等)(渗透固结沉降):饱和粘土地基在荷载作用下,孔隙水被挤出而产生渗透固结的结果(含有机质较少的粘性土)孔隙水停止挤出后,颗粒和结和水之间的剩余应力尚在调整而引起的沉降(含有机质较多的粘性土)10整理版ppttS三部分沉降组成:初始瞬时沉降Sd:主固结沉降Sc
:
次固结沉降Ss
:
Sd:初始瞬时沉降Ss:次固结沉降Sc:主固结沉降总变形:一、沉降组成分层总和法(固结沉降)11整理版ppt二、瞬时沉降计算—
弹性理论公式式中:P—基底平均压力b—基底宽度(矩形)或直径(圆形)E0、v—为地基土的变形模量和柏松比(Poission’sratio)Cd—考虑基底形状和沉降点位置的函数,可查表4-4(P101)
不可压缩层可压缩层p12整理版ppt三、地基沉降计算——分层总和法(固结沉降)zΔS1dS1.基本原理(1)基础中心处的沉降代表基础的沉降。(2)中心土柱完全侧限,其压缩量为沉降。
基本假设
沉降计算ΔS2ΔS3ΔS4ΔS8
计算深度(1)桥规:建规:(2)至不可压缩的土(岩)层。(3)经验公式:Zn=B(2.5-0.4lnB)13整理版ppt2.计算步骤(1)分层(2)计算基底净压力(附加压力)(3)计算原存应力(自重应力)(4)计算中心点以下的附加应力(5)确定压缩底层(3中常用方法)(6)计算每一层土的压缩量细砂粘土粉质粘土1234657890123465789Hbp
hi靠基底应小些(0~2米),下面可大一些,但不能超过0.4b;当在毛细水表面及地下水表面、不同土层的分界面处必须分层(特别是有软弱夹层时)。14整理版ppti-1iihi15整理版pptd地面计算深度pp0dzqsz计算公式:e-p曲线对土层i有:压缩前p1i=qszie1i压缩后p2i=qszi+zie2iHiqszizi16整理版pptd地面计算深度pp0dzsz计算公式:e-lgp曲线对土层i有:压缩前p1i=qszie1i压缩后p2i=qszi+zie2iHiszizi
17整理版ppt当前地表h过去地表过去地表正常固结土OCR=1欠固结土OCR<1超固结土OCR>1固结比18整理版ppt
压缩量计算公式(I)(II)(III)(7)计算总沉降量(β为泊松比v的函数,可查表(见教材))19整理版ppt例题:教材P133的习题4-6题5分钟读题并思考20整理版ppt例题:教材P133的习题4-6题(1)基底净荷载与净压力解:(2)确定分层厚度,由于是单一土层,故取0.4b=0.4×4=1.6m(3)计算自重应力z=0z=1.6mz=3.2mz=4.8mz=6.4m21整理版ppt(4)计算附加应力
z=0z=1.6mz=3.2mz=4.8mz=6.4m(5)计算分层平均自重应力和附加应力土层编号(kPa)(kPa)(kPa)(cm)(1)53.281.5134.70.6780.6413.53(2)83.666.5150.10.6630.6352.69(3)11445.6159.60.6490.6321.649(4)144.428.7173.10.6370.6280.880(6)计算总沉降22整理版ppt四、《建筑地基基础设计规范》沉降计算zΔS1dS1.基本原理(1)基础中心处的沉降代表基础的沉降。(2)中心土柱完全侧限,其压缩量为沉降。
基本假设
沉降计算ΔS2ΔS3ΔS4ΔS8
计算深度(1)桥规:建规:(2)至不可压缩的土(岩)层。(3)经验公式:Zn=B(2.5-0.4lnB)23整理版ppt四、《建筑地基基础设计规范》沉降计算zΔS1dS1.基本原理(1)基础中心处的沉降代表基础的沉降。(2)中心土柱完全侧限,其压缩量为沉降。
基本假设
沉降计算ΔS2ΔS3ΔS4ΔS8
计算深度(1)桥规:建规:(2)至不可压缩的土(岩)层。(3)经验公式:Zn=B(2.5-0.4lnB)24整理版ppt四、《建筑地基基础设计规范》沉降计算zΔS1dS2.注意的问题1)为什么需要修正2)沉降计算公式ΔS2ΔS3ΔS4ΔS8
深度z范围内平均附加应力系数
25整理版ppt四、《建筑地基基础设计规范》沉降计算2.注意的问题平均附加应力系数的概念深度z范围内平均附加应力系数
26整理版ppt四、《建筑地基基础设计规范》沉降计算zΔS1dS2.注意的问题4)等效压缩模量的概念ΔS2ΔS3ΔS4ΔS8
27整理版ppt§2饱和粘土的渗透固结系数和
太沙基一维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渗透固结理论是研究饱和粘土的沉降随时间变化的理论
28整理版ppt固结的概念沉降与时间之间的关系:饱和土层的渗流固结问题:固结沉降的速度和程度
?超静孔隙水压力的大小?不可压缩层可压缩层p一维渗流固结理论29整理版ppt渗透固结理论是针对土这种多孔多相松散介质,建立起来的反映土体变形过程的基本理论。土力学的创始人Terzaghi教授于20世纪20年代提出饱和土的一维渗透固结理论物理模型-太沙基一维渗透固结模型数学模型-渗透固结微分方程方程求解-理论解答固结程度-固结度的概念30整理版ppt实践背景:大面积均布荷载侧限状态的简化模型pσz=p不透水
岩层饱和
压缩层pK0pK0p处于侧限状态,渗流和土体的变形只沿竖向发生p不变形的钢筒太沙基一维渗透固结模型31整理版ppt钢筒弹簧水体带孔活塞活塞小孔大小渗透固结过程初始状态边界条件相间相互作用物理模型p侧限条件土骨架孔隙水排水顶面渗透性大小土体的固结p32整理版pptp附加应力:z=p超静孔压:
u=z=p有效应力:z=0附加应力:σz=p超静孔压:
u<p有效应力:σz>0附加应力:σz=p超静孔压:
u=0有效应力:σz=p33整理版ppt偏微分方程的建立和推导过程课后看书加强理解34整理版ppt土层是均质且完全饱和土颗粒与水不可压缩水的渗出和土层压缩只沿竖向发生渗流符合达西定律且渗透系数保持不变压缩系数a是常数荷载均布,瞬时施加,总应力不随时间变化基本假定基本变量总应力已知有效应力原理超静孔隙水压力的时空分布35整理版pptu0=pt=0u=pz=0t=u=0z=pzu0<t<u<pz>0p不透水岩层z排水面Hu:超静孔压z:有效应力p:总附加应力u+
z=pp土层超静孔压是z和t的函数,渗流固结的过程取决于土层可压缩性(总排水量)和渗透性(渗透速度)36整理版pptp不透水岩层z排水面Hu0=pu:超静孔压z:有效应力p:总附加应力u+
z
=pu0:初始超静孔压zdz微单元t时刻dz11微小单元(1×1×dz)微小时段(dt)土的压缩性有效应力原理达西定律渗流固结
基本方程土骨架的体积变化=孔隙体积的变化=流入流出水量差连续性条件zu37整理版ppt固体体积:孔隙体积:dt时段内:孔隙体积的变化=流入流出的水量差dz11z达西定律:u-超静孔压38整理版ppt土的压缩性:有效应力原理:孔隙体积的变化=土骨架的体积变化Cv
反映土的固结特性:孔压消散的快慢-固结速度Cv
与渗透系数k成正比,与压缩系数a成反比;单位:cm2/s;m2/year,粘性土一般在10-4cm2/s量级固结系数:39整理版ppt反映了超静孔压的消散速度与孔压沿竖向的分布有关是一线性齐次抛物型微分方程式,一般可用分离变量方法求解其一般解的形式为:只要给出定解条件,求解渗透固结方程,可得出u(z,t)
渗透固结微分方程:方程求解40整理版pptp不透水z排水面Hzuu:超静孔压z:有效应力p:总附加应力u0:初始超静孔压ou+z=pu0=pzuz=p0zH:u=pz=0:u=0z=H:uz
0zH:u=0初始条件边界条件初始条件和边界条件方程的解:41整理版ppt为无量纲数,称为时间因数,反映超静孔压消散的程度也即固结的程度渗流zu0=p不透水排水面HTv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=∞从超静孔压分布u-z曲线的移动情况可以看出渗流固结的进展情况u-z曲线上的切线斜率反映该点的水力梯度水流方向思考:两面排水时如何计算?42整理版ppt偏微分方程的建立和推导过程课后看书加强理解43整理版ppt一点M的固结度:其有效应力zt对总应力z的比值Uz,t=0~1:表征一点超静孔压的消散程度zHzuoMzUt=0~1:表征一层土超静孔压的消散程度一层土的平均固结度二、固结度(degreeofconsolidation)44整理版ppt二、固结度(degreeofconsolidation)固结度:荷载作用下,经过一定时间t土层完成全部下沉量的百分数,一般用U(%)表示。U与TV的关系曲线和对应值见教材P120图4-24
若已知土层的cv、S则可求出荷载一次加上后t时间内的St:
注意:可见由U-TV关系曲线可换算成St–t关系曲线,并且在压缩应力、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。45整理版ppt均布荷载单向排水
图表解:P120,图4-24
一般解:
近似解:
简化解Ut是Tv的单值函数,Tv可反映固结的程度46整理版ppt求某一时刻t的固结度与沉降量Tv=Cvt/H2St=UtSt47整理版ppt求达到某一沉降量(固结度)所需要的时间Ut=St/S从Ut查表(计算)确定Tv48整理版ppt例题
某饱和粘土层的厚度为10m,在大面积(20m×20m)荷载作用下,该土层的孔隙比=1.0,压缩系数,渗透系数按粘土层在单面排水或双面排水条件下分别求:(1)加荷一年后的沉降量(2)沉降量达140mm所需的时间解:(1)求t=1年时的沉降量粘土层的最终沉降量(教材P93式4-10)单面排水
49整理版ppt查图4-24得相应的固结度
,那么一年后的沉降量为:双面排水
查图4-24得相应的固结度
,那么一年后的沉降量为:(2)沉降量达140mm所需时间查图4-24得单面排水
双面排水
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
。50整理版ppt固结系数Cv为反映固结速度的指标,Cv越大,固结越快,确定方法有四种:直接计算法直接测量法时间平方根法—经验方法时间对数法—经验方法固结方程:§3固结系数的确定51整理版ppt1、直接计算法k与a均是变化的Cv在较大的应力范围内接近常数精度较低压缩试验a渗透试验k52整理版ppt2、直接测量法压缩试验S-t曲线
因为Ut=90%Tv=0.848由于次固结,S∞不易确定存在初始沉降,产生误差53整理版pptSOS90AS60Ut60%时二线基本重合,之后逐渐分开当Ut=90%时,3、时间平方根法校正初始沉降误差去除次固结影响54整理版pptSOS90A绘制压缩试验S-t1/2
曲线做近似直线段的延长线交S轴于S0,即为主固结的起点,dS为的初始压缩量从S0作直线S0A,其横坐标为直线的1.15倍直线S0A与试验曲线之交点A所对应的t值为t90dSS055整理版ppt4、时间对数法自学56整理版ppt§4饱和粘土地基的沉降过程(理解)一、应力面积与固结度的关系定律
实际工程中,作用在饱和土层中的起始超静水压力分布各不相同,推导出来的固结公式自然不一样。没有必要根据每个不同应力图形单独地推导相应的固结公式,可以通过下述不同应力图面积与固结度乘积之间的关系来解决。应力图面积F与固结度U之间的关系:
任何随深度而变化的应力图形如分界为若干个图形,则总应力图形的固结度乘上其总应力面积,等于各分应力图形的固结度乘以各自应力面积之和。即为:应力面积与固结度的关系定律
57整理版ppt二、各种不同应力图形及排水情况的固结度计算公式应力图形分布的几种情况:1.情况A
两面排水,应力图形为任何线性分布或单面排水应力图形为矩形的情况
58整理版ppt2.情况B
应力图形成正三角形,顶部排水。这相当于用水力机械把泥水混合吹填到低洼地方而形成的人工地基。
倒三角形,单面排水,但排水面在三角形的底边,高度为H。把一面排水的矩形面积分成两个面积相等的三角形。3.情况159整理版ppt4.情况2
单面排水,高度为H,应力图形呈梯形。相当于在水填土的人工地基上回填以砂,其上再修建基础。令①相当于基础底面积很大而压缩土层较薄的情况。②相当于无限宽广的水力冲填土层,由于自重压力而产生固结的情况。③相当于基础底面积较小,在压缩土层底面的附加应力不为零。④相当于基础底面积较小,在压缩土层底面的附加应力已接近零的情况。⑤相当于地基在自重作用下尚未固结就在上面修建建筑物基础的情况。说明:60整理版ppt(1)压缩
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 《方正超线介绍》课件
- 班氏丝虫病病因介绍
- 《水泥车间工艺设计》课件
- 【大学课件】商业银行资本业务管理2
- 泌尿系统子宫内膜异位症病因介绍
- 《活性污泥法》课件
- 宁波国际汽车城工程钢结构部分施工组织设计方案
- 射频通信混频器教学课件
- 开题报告:以“构建受欢迎学校”为价值驱动的学校自我评估与发展研究
- 《货物运输实务》课件 7.2大件物品的运输组织
- 2024-2029年中国折扣商店行业市场发展前瞻及投资战略研究报告
- 护理部副主任竞聘
- 劳动争议调解仲裁法
- 城镇历史与遗产保护智慧树知到期末考试答案2024年
- T-CEA 0029-2023 高层住宅电梯技术规范
- 【培训课件】医疗机构从业人员行为规范
- 车间生产中的质量问题与质量改进
- 危岩治理施工方案
- 同等学力申硕-同等学力(社会学)笔试(2018-2023年)真题摘选含答案
- 三年级数学搭配问题 联赛一等奖
- 油田冬季安全管理
评论
0/150
提交评论