土的压缩性与地基沉降计算清楚明了

地基与基础工程SoilMechanicsandFoundationEngineering第三章土的压缩性与

地基沉降计算§3.1土的压缩性§3.2地基最终沉降量§3.3建筑物沉降观测与地基容许变形荷载作用下土体的压缩性;土的压缩试验和固结试验;地基最终沉降量的计算;土的变形与时间关系(一维固结理论)。主要内容:重点：土的压缩性和压缩性指标的确定;用分层总和法和规范法计算基础沉降的;了解固结原理和固结随时间变化的概念.土具有压缩性荷载作用地基发生沉降荷载大小土的压缩特性地基厚度均匀沉降（沉降量）不均匀沉降（沉降差）建筑物上部结构产生附加应力影响结构物的安全和正常使用概述土的特点（碎散、三相）沉降具有时间效应－沉降速率工程实例问题：沉降2.2米，且左右两部分存在明显的沉降差。左侧建筑物于1969年加固。墨西哥某宫殿左部：1709年；右部：1622年；地基：20多米厚的粘土美国双子大厦受外力撞击建筑物倾斜。§3.1土的压缩性土压缩的原因固体土颗粒本身被压缩土空隙中水及封闭气体被压缩水和气体从孔隙中被挤出土体在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性1、压缩性一、基本概念2、仓固结荐与固佩结度作用产于饱风和土智体内迟某截辱面上竭总的绿正应露力s由两给部分协组成住：一愿部分醋为孔惧隙水衫压力才u，异它沿悠着各盐个方测向均计匀作系用于每土颗腔粒上碧，其旨中由投孔隙探水自唇重引涉起的社称为名静水降压力吨，由怪附加罩应力电引起停的称腰为超示静孔连隙水疫压力佩（孔浆隙水族压力谣）；型另一孤部分寺为有抬效应浸力σ’，沾它作并用于崭土的迈骨架仆（土尚颗粒厨）上督，其药中由哈土粒吧自重痕引起铸的即投为土截的自目重应骆力，法由附虎加应敌力引帆起的受称为迟附加颗有效餐应力线。饱保和土贯中总惩应力挂与孔笛隙水山压力野、有霜效应搬力之税间存介在如胁下关凤系：（1）古任一锹平面怖上受搜到的旱总应柳力等胡于有接效应摔力加唇孔隙屯水压喘力之喉和；（2掉）土摆的变炒形是西有效坊应力姓引起怕的。固结：土的促压缩破随时被间而翅增长出的过踢程加荷痛瞬间惕，σ=逃u而σ’会=0。随鹊着时呀间的稻增长贼，u馆下降糟，而σ’浪增长泥。当固谈结变窄相稳狼定时系，u=考0而σ’趟=σ，由享此可筛见饱拖和土乞压密运过程柜实际松上是足孔隙照水压总力逐贫渐消浑散，续有效仙压力陵增加快的过跟程，芬则饱前和土轿完全怎固结蒸。固结哲度ut:土的缸固结撑过程拒中某河一时荐间t的固司结沉约降量问s1与固罪结稳凳定的芒最终吨沉降曲量s端之比封称为呼固结倦度ut。当t执=0仙时，各st=0辩，则匆ut=0文，即承固结敏完成病0%当固樱结稳屿定时厘，被st=s村,则什ut=1斯.0惭，即卷固结膝基本勇上达明到1符00衰%完纷成。固结关度的轧变化辩范围怒为0墓～1益，它总表示绵在某梨一荷吼载作休用下作经过低t时荐间后致土体猜所能民达到畅的固朗结程共度。水槽内环环刀透水殿石试样传压筒板百分狭表逐级宰施加讲荷载，至碎变形讲稳定测定枝：竖向用压应沙力竖向工变形试验区结果栋：二、贤室内逮压缩填试验渴与压燥缩性利指标1、发压缩限试验闲与e-p曲线研究英土在埋不同皂压力辩作用施下，果孔隙闻比变禽化规腊律Vv＝e0Vs＝1h0/(1+e0)h0V’v＝eiVs＝1hi/(1+e)phisi受荷顺后土娃样的李高度报变化粥:梅设把初始宝高度h0,受愁压后竭的高程度hi,则hi=h0—si,藏si为每仍级荷孩载作夕用下宋的变幸形量土样对体积都在受樱压前率后不的变其中由于仰逐级恒（一槽般为简6级森）施射加荷旷载在波不同仪压力p作用直下，叫可得待到相径应的北孔隙蚕比e，根疑据一禁一对晋应关红系，谢以横因座标湾表示晴压力发，以虽纵座疫标表剩示孔目隙比口，绘纲制e-p曲线为，称冠为压免缩曲绩线．试验攻过程摸中的谁两个查基本寒条件破:受王压前啊后土欺粒体洲积不袖变和贱土样乌横关截河面面举积不袍变。e0eppi压缩曲线再压缩曲线残余变形e-p曲线压缩父曲线黎的绘完制方位式e氏-p曲线e简-守lgp曲线

回弹曲线弹性变形10010000.60.70.80.9eCc11Cee姿-迅lgp曲线2、晃压缩长性指纳标（M猴Pa-1）1）、压缩饺系数音：一般幸取压缩馅曲线底上M1M2两点济切线顽的斜瓣率值庭，称颈为土结的压信缩系销数。实际奋工程范中，叔往往救用割烂线斜挠率表巧示：土的类别a1-2(MPa-1)高压缩性土≥0.5中压缩性土0.1～0.5低压缩性土<0.1p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲线△p△eβ《规梦范》用p1＝1输00抖kP储a、p2＝2斗00佳kP榨a对应拌的压介缩系晋数a1-鬼2评价傅土的缓压缩溪性根据塞压密淋定律秤：在磁竖向眼压力标变化宴不大母的范某围内庙，孔垃隙比摆的变化间量与压压力踩之间雁的变巨化量拨，二骗者之乒间的痒关系南近似月用一伤条直线舱来代单替。2）刮、压缩讯指数羊Cc：10010000.60.70.80.9eCc11Ce压缩基指数Ce回弹塑指数吓（再店压缩者指数宁）Ce<<雪Cc，一少般Cece-p曲杂线缺联点：不能腥反映厘土的俭应力侮历史特点：有一悲段较蛇长的脏直线蛛段指标裳：3)崭、压缩体模量茄Es：土在蒜完全次侧限简条件锤下竖瓦向应飞力与拐相应粒的应导变增完量的酒比值。侧限遍压缩津模量渴单位袋：Mpa，Kpae1-相取当于颤压力燥p1的孔宿隙比宰：a-畜相当夏于压临力p1增加绢至p2时的总压缩役系数土的类别ES(MPa-1)低压缩性土≥15中压缩性土4～15高压缩性土≤4三.绸土压库缩性敲的原虑位测酬试现场颠载荷虾试验菠:是在阴工程吴现场迎通过臂千斤珍顶逐捞级对盛置于摊地基岔土上骡的载赵荷板习施加荣荷载银，观眯测记枕录沉痛降随贩时间梁的发谋展以郊及稳帐定时而的沉责降量s，将怠上述图试验泉得到敞的各院级荷处载与烈相应厅的稳碰定沉昆降量呢绘制撑成p-榴s曲线够，即砌获得唤了地禁基土成载荷食试验础的结筹果。地基俊土现图场载蔬荷试游验图反力驼梁千斤安顶基准轧梁荷载夏板百分迎表1－承器压板2－千藏斤顶3－百州分表4－平素台5－支替墩6－堆公载试验符加荷旅标准瓦应符惯合下舟列要结求：加荷趣等级宣应不微小于圾8级快，最翻带加邮荷量倡不应执小于张设计愈荷载仁的2锡倍；每级头加荷光后，胳按间照隔1蚕0、黄10屯、1醒0、烦15污、1无5m他in拳，以破后为攻每3四0m拣in泼读一杨次沉找降量侧，沉虹降量遭＜0宣.1朱mm棍/h石认为撑稳定她可以舅加下倡一次剂荷载从；除第裁一次示，其而后每辩次加让荷，块对松看软土牲10贩～2暂5k婚Pa霞，对询坚硬奏土5擦0k庄Pa邀。凭橡观测免累计绿荷载狐下的然沉降海量s坊，直腐到达蠢到以深下状蚊况终凉止加傲载：荷载隶试验四p～S怪曲线oPcrPuPS1arbcs1）杂荷载呢板周得围的幅土有极明显键基础完；2）览荷载定p增跪量很咱小，白但沉俯降量柜s却脉急剧检增大殃：3）节在某亩一荷秋载下右，2碧4h我内沉胁降速国率不炊能达好到稳顷定标任准；4）箭沉降爹量与安承压贤板宽抗度或币直径言之比戒（s桐/碗b)拥≥0债.0些6。§3始.2备地按基最喂终沉谈降量溜的计梦算最终芬沉降竟量S∞：t椒∞时差地基迷最终奋沉降颂稳定沈以后孕的最挨大沉妖降量芳，不出考虑坊沉降巧过程滔。不可摘压缩档层可压匹缩层σz=pp地基里表面市的竖衫向变撞形，布称为屡地基舰沉降除，或扑基础救沉降泼。1、际基本陈假定趟和基娱本原疯理理论剂上不非够完帐备，番缺乏强统一炕理论探；单向叹压缩拌分层坚总和丈法是淹一个矮半经霞验性员方法。一、亏地基饺最终碌沉降吗量分会层总促和法（a充）假烂设基杠底压场力为沟线性朱分布寨，固认为孩土质失是均银匀的（b爪）采型用基猛础中奥心点擦下附疾加应扎力为蜂计算妻依据（c胳）不窝考虑摇土的勒侧向刷变形箱，因轮压缩剥性指吸标是逗在侧仓限条梅件下薪测定辆的（d赠）地基篇最终剥沉降臣量等庄于各肌层土牺沉降福量之尖和：si第i层土衣的沉姜降量2、馅计算乓公式炭：最终按沉降乌量：各分掘层沉霸降量：e1i——滩—由第i层的怜自重嫂应力肾均值钥从土侧的压察缩曲乔线上敞得到逆的相盆应孔乞隙比e2i——骄—由第i层的羞自重贵应力址均值仪与附紧加应坡力均完值之杏和从湖土的梨压缩宿曲线胀上得屈到的敌相应裂孔隙波比Esi——绩—第i瞧分层箩土的滤压缩敲模量英；σzi——菠—第i层土啦上下秒层面猴所受个附加呈应力旁的平遵均值3、壳计算南步骤彼：d地面基底pp0d

自重应力附加应力压缩层下限(沉降计算深度）

sz获i

zihi(b柜)分壶别计张算每冶分层焰界面秧处的饲自重米应力鼠和附末加应谨力，础并画懂出应种力图瓶形(c趋)确定吨地基艳中压大力层谅厚度呼zn。采用乌应力局比:(a阻)划忆分薄真层hi①不同务土层氧界面；②地下队水位投标高熔处；③每层掏厚度≤0.4b佳(基薪础宽缺度）；(f味)涝计算胡地基助最终险沉降饥量，实际项就是石将各瓶薄层划土沉追降量尝之和题s=Si(d朱)计走算每斧薄层柴土沉怪降量虑Si①一般镇土层：σz/σsz≤0蓝.2；②软粘器土层：σz/σsz≤0筒.1；zn二、且《建笼筑地胁基基辆础设利计规玻范》捆方法在总麻结大捉量实兼践经尸验的顽基础必上，忘对分园层总备和法论的计矮算结叙果，撕作必阁要的救修正离。《仁建筑涨地基缠基础绢设计赞规范送》（风GB杯50泳00亡7-含20卧02庆）提训出的赌一种臭计算别方法白——浴简称再“规钻范法届”。《规获范》度法的半要点挡：(1熊)引属入平永均附宿加应捆力系创数的泉概念(2望)引跑入一如个沉蛙降计给算经敲验系颜数ψs则修惭正后丙的地相基沉速降量框为：一般演情况术：软粘土（应失力集凤中）S偏小,Ψs些>1硬粘书土（应浓力扩舟散）S偏大,Ψs扯<1沉降倚计算顿经验穷系数1.遗计算蔑原理设地俊基土苗层均兴质、膝压缩招模量睛不随溜深度粒变化，则残：:深度朽Z范垂围内炸竖向效附加戒应力秤面积姥A的畅等代蚕值:深度论Z范耕围内警竖向爪附加亮应力情系数街,，A—应力零面积《规饺范法剂》地宁基沉轿降计躺算简筒图：2.顺地基侍沉降跪计算成深度弓（地回基压白缩层多厚度枕）对于宁地基枯的计验算深丘度，哭即地残基压念缩层女厚度厅，可苍分两柳种情增况：⑵无相耗邻荷月载的称基础胞中点症下:式中悔b-唱基础从宽度健，适翼用于傍1m～30获m范勇围。⑴有相膨邻荷虾载影档响:舰或：在卸计算揭深度伍zn范围用内，群第i盗层土好的变暴形值：在zn处向约上取雅厚度母△z难土层名的计公算变庆形值爹，序△z重按规短定确宋定。计算您层厚她度聚△z排值的甚选取：表3堂-5在计真算地累基变考形时菊，应饥考虑伯相邻丛荷载辩的影穗响，链其值源可按怀应力跑叠加罗原理贩，采箩用角杂点法汪计算渔。规范多法计同算基鉴础沉辰降量迷的步离骤为夏：（1屿）仿计算霞基底拨附加旬应力灿；框（2易）亦以天恶然土叔层作饮为分释层面杀（即博按Es分层恩）；俯（3躺）吴确定盼压缩浑层厚改度zn，采倡用变偿形比意（革4）拾分梅别计锻算每争层土蔬的变疮形量葡（5壤）娘计骡算基巾础总右沉降案量【例怜】试按袄规范贱推荐再的方获法计炊算图所示乱基础织Ⅰ的剩最终描沉降头量，悲并考皱虑基础徐Ⅱ的头影响酸。已逆知基洒础Ⅰ妥和Ⅱ吵各承受炼相应图于准桨永久灭组合尿的总观荷载蜘值Q=猜11裹34未KN救，基柏础底羞面尺肢寸b×芹l=裕2m差×3祥m,遥基础聋埋置蹄身度瓜d=挺2m会。其他暖条件醒见图勇。【解目答】⑴、计算造基底摇压力基底辰处总映压力基底帖处土虎的自捞重压遮力⑵、计算沸压缩药层范店围内钟各土废层压员缩量计算迅过程甲见图皂表zi

(m)基础Ⅰ基础Ⅱ对基础Ⅰ的影响ain=l/bm=l/baⅠin=l/bm=l/baⅡi01.501.0003.32.0002.01.520.75761.30.00420.76074.01.540.50852.70.01420.52273.71.53.70.53652.50.01300.5495zi

(m)aizi(m)aizi-ai-1zi-1(m)Esi(kPa)△s

i=p0(aizi-ai-1zi-1)

/Esi(mm)∑△s

I(mm)△s

n/∑△s

i002.01.5221.522829.129.14.02.0910.569108.737.83.72.0330.058100.880.023⑶、确定草压缩恼层下借限在基佩底下在4m橡深范赚围内易土层掀的总爷变形雕量青，在讽处以名上绳（基征础宽东度赚b=洞2m福，查长表3瓦-5汇得浮）厚砌土层挡变形亦值四。故所点取沉圆降计醉算深停度亏满统足规昏范要斑求。⑷、确定猴沉降袋计算速经验虎系数压缩封层范辰围内咱土层背压缩寇模量跪的平葵均值查表妇3-啊3得完ψs=0诞.9袜。⑸、计算桂基础裁最终暮沉降扯量三、就土的摄沉降质与时刘间的萍关系●视饱和梅粘性号土地鲜基在控建筑惯物荷浙载作按用下案要经妨过相银当长件时间呼才能疯达到震最终像沉降踩，不永是瞬为时完信成的梅。为易了建魔筑物拨的安脑全与驴正常何使用串，对除于一军些重朴要或屡特殊漂的建法筑物嘱应在响工程租实践辞和分考析研油究中航掌握税沉降仅与时捕间关肤系的去规律场性，悦这是谎因为杯较快里的沉找降速先率对昏于建惯筑物双有较桶大的窑危害迟。例依如，竿在第炎四纪廉一般冒粘性齐土地碑区，坑一般震的四绕、五哄层以况上的平民用辫建筑料物的暖允许锤沉降责仅10疼cm左右芳，沉胀降超王过此朵值就净容易辅产生度裂缝梁；而赶沿海霜软土恋地区疯，沉独降的创固结使过程资很慢控，建悠筑物枣能够盒适应雀于地撇基的田变形恨。因回此，劝类似称建筑施物的处允许甜沉降定量可名达20患cm甚至旺更大船。●碎冶石土差和砂脖土的旁压缩雀性小逼而渗史透性跃大，捞在受诱荷后怠固结苍稳定翼所需橡的时雅间很衣短，遥可以箱认为晋在外罚荷载护施加纪完毕煌时，断其固烈结变贯形就远已经锐基本谱完成勉。饱粱和粘果性土牵与粉瘦土地储基在戒建筑迎物荷琴载作涛用下端需要境经过斥相当珠长时站间才梯能达粪到最细终沉沸降，幕例如疯厚的靠饱和义软粘斯土层楚，其虫固结帅变形舰需要霜几年乌甚至岔几十莫年才岛能完替成。办因此旅，工级程中续一般心只考存虑粘桃性土谨和粉芝土的驴变形羞与时捎间的再关系疲。一、岩建筑找物沉阻降观讯测3.犹3霞建筑等物沉甜降观透测与牌地基毕容许弓变形掉值（1如）验堵证工萌程设办计与倒沉降喉计算卸的正盒确性玻；（2绣）判现别建乓筑物林施工炊的质增量；（3弓）发吹生事习故后贩作为掩分析学事故盖原因梦和加派固处刑理依优据。能够爽及时敢发现男建筑案物变正形并划防止潮有害您变形染的扩射大。（1东）埋设哑地点吃要靠态近观劣测对浮象，小但必身须在泳建筑磨物所蝴产生慨的压音力影大响范萌围以连外。（2渐）在一因个观许测区滑内，旬水准镜基点嚼≥3通个，似埋置拢深度慌应与望建筑筑物基遮础的湾埋深全相应喘。（1熊）根据莲建筑画物的猴平面肆形状究，结距构特躁点和诞工程死地质除条件耗考虑刺布置抬观测北点。（2回）一般揪设置锡在四颂周的汇角点裹、转洗角处稿、纵索横墙语的中钓点、妄沉降刊缝和华新老作建筑评物的连接辰处。（3苏）数量舱一般欠不小痒于6危点，岛间距散一般械为6屯～1免2米孔。1.忍目的2.牛必要辛性3.举水准稿基点笑的设天置4.魄观测吐点的绩设置沉降躬观测商采用侵精密仪水准遍仪，哗观测沉精度龟为0冠.0落1㎜续。民用邀建筑腥每增温高一慰层观庸测一史次；工业摆建筑挪在不统同荷趋载阶深段分谈别进饺行观骡测，段施工吗期间题不应倒少于4次；竣工秋后第歌一年晒不少祝于3～5次；第二那年不痒少于2次；以后芒每年尽一次衣，直券到稳嗓定。搂（稳苏定标色准为工半年烈沉降仔量不策超过2㎜）减速予沉降燃（沉全降速逗率减船少到矩0.坐05敌㎜/苍d以补下时野）：笋认为军沉降怒趋于换稳定止。等速残沉降赌：导孟致地脆基丧躬失稳摇定的造危险羞。加速态沉降抗：表默示地醉基羡已丧清失稳轿定，剧应及拨时采要取措弹施，撤防止编发生灯事故来。5.卫仪器绕与精参度6.观测表次数惧和时便间7.游观测担资料倚的整非理建筑击物地凭基变懒形的蓝特征文，可备分为窑沉降萄量、殖沉降颂差、采倾斜淋和局沉部倾狡斜4喇种。1.沉降册量(m汗m)定义鬼:特浑指基化础中粥心的俭沉降愤差，商以m填m为纸单位茶；作用国:若若沉降蓄量过逃大，眠势必戏影响采建筑警物的吩正常葱使用漆。（一词）地助基变腥形分题类二、愈地基贱允许焰变形联值2.沉降贸差(m闪m)定义院:指迎同一测建筑场物中影相邻妥