地基土的变形沉降计算清楚明了

地基土的变形基本内容：

这是本课程的重点。在学习土的压缩性指标确定方法的基础上，掌握地基最终沉降量计算原理和地基固结问题的分析计算方法。学习要求：

◆掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法；

◆掌握地基最终沉降量计算方法；

熟悉不同应力历史条件的沉降计算方法；

掌握太沙基一维固结理论；

掌握地基沉降随时间变化规律。概述…1如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本身的自重应力，而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的附加应力作用，这都将导致地基土体的变形。土体变形可分为：体积变形和形状变形。本章只讨论由正应力引起的体积变形，即由于外荷载导致地基内正应力增加，使得土体体积缩小。在附加应力作用下，地基土将产生体积缩小，从而引起建筑物基础的竖直方向的位移（或下沉）称为沉降。

为什么研究沉降？基础的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响上部建筑物的正常使用，甚至会危及建筑物的安全。概述…2地基土层发生变形的主要因素内因：土具有压缩性外因：主要是建筑物荷载的作用建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素地下水位大幅度下降施工影响，基槽持力层土的结构扰动振动影响，产生震沉温度变化影响，如冬季冰冻，春季融化浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉固相矿物本身压缩土中液相水的压缩土中孔隙的压缩在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的现象称为压缩。通常，均认为土体压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果。土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。概述…3即在自重应力或附加应力作用下，地基土要产生附加变形，包括体积变形和形状变形。对于土来说，体积变形通常表现为体积缩小。我们把这种在外力作用下土体积缩小得特性称为土的压缩性。

土的压缩性主要有两个特点：

☆土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的；

☆由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时间，将土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。

在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移称为沉降。研究建筑物沉降包含两方面的内容：

☆绝对沉降量的大小，亦即最终沉降；

☆沉降与时间的关系，主要介绍太沙基的一维固结理论。土的压缩性…1土的压缩试验与压缩性指标土体的变形计算，需要取得土的压缩性指标，可以通过室内侧限压缩试验和现场原位试验得到。

室内压缩试验亦称固结试验，是研究土压缩性最基本的方法。

现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量s，并绘制成p-s曲线，即获得地基土载荷试验的结果。反映土的压缩性的指标主要有压缩系数、压缩模量、压缩指数和变形模量、体积压缩系数。土的压缩性的高低，常用压缩性指标定量表示，压缩性指标，通常由工程地质勘察取天然结构的原状土样进行。侧限压缩试验侧限压缩试验亦称固结试验。所谓侧限，就是使土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。室内压缩试验采用的试验装置为压缩仪(下图)。试验时将切有土样的环刀置于刚性护环中，由于金属环刀及刚性护环的限制，使得土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。在土样上下放置的透水石是土样受压后排出孔隙水的两个界面。压缩过程中竖向压力通过刚性板施加给土样，土样产生的压缩量可通过百分表量测。常规压缩试验通过逐级加荷进行试验，常用的分级加荷量p为：50，100，200，300，400kPa。土的压缩是由于孔隙体积减小，所以土的变形常用孔隙比e表示。

侧限应力状态应力特点:土的压缩性…2土的压缩性…3单向固结试验或侧限固结试验土的猪压缩脂性…4单向挠固结糟试验庭或侧牙限固名结试晴验土的卡压缩仰变形士常用歇孔隙杯比e的变便化来脱表示溉。根藏据固冶结试捏验的缝结果新可建蛇立压裹力p与相扫应的东稳定商孔隙啊比的臣关系转曲线垃，称子为土的祖压缩借曲线。压缩习曲线须可以泉按两给种方业式绘鹿制，逢一种骑是按贼普通饰直角归坐标壁绘制晌的e~p曲线着；另带一种娃是用俭半对杏数直弓角坐亩标绘楼制的e~lg愉p曲线衬。同一袖种土援的孔半隙比讲并不营是固找定不宾变的辈，所跳谓的郊稳定病也只外是指圈附加幸应力盟完全崇转化冷为有制效应摩力而慰言的士。土的害压缩蒜性…5设土粒撤体积Vs=1靠,由三钢相图(教材葡图3-辞2)可得:施加压力p前试格件中樱的固塞体体盾积Vs:e0为土良的初嫂始孔拒隙比施加p后因此各级妨压力p←→压缩蒜量s←→孔隙疲比e→e～p曲线(压缩械曲线)土的盐压缩怪性…6e-睛p曲线素确定些压缩聋系数e-浇lo申gp曲线租确定剑压缩县指数土的袄压缩勿性…7压缩削指标反映精土的谋压缩旦性的毫指标系主要钉有压缩各系数、压缩首指数、压缩胸模量和变形模量、体积都压缩钳系数。压缩浊系数含：曲线胆上任没意两萍点割颤线的迷斜率障。可择表示欠为：式中卡，负号表示些随着羡压力p的增富加，e逐渐询减少。韵压缩咏性不词同的突土，谱其压辞缩曲逗线的摆形状虎是不一叹样的庸。曲将线愈意陡，度说明洁随着藏压力只的增侮加，土葵孔隙派比的巡寿减小腾愈显机著，白因而置土的俊压缩吉性愈高左。工程样上，自重伏应力p1增加止到外黑荷作齿用土中应呢力p2(自重霜与附侨加应虚力之把和)土的闲压缩垂性…8压缩需指数植：土的发固结沈试验标的结瓜果也松可以般绘在剩半对灯数坐膛标上普，即间坐标夜横轴p用对摇数坐摆标，稳而纵钢轴e用普涝通坐滔标，错由此东得到包的压胡缩曲父线称找为e~lg吉p曲线。懂在较筹高的馒压力脂范围阁内，e~lg葵p曲线钳近似会地为挽一直竹线，智可用妄直线荒的坡天度——压缩绝指数Cc来表敬示土龟的压叙缩性纹高低扎，即Cc是无奋量纲斑系数题，同忠压缩续系数a一样益，压岂缩指选数Cc值越瓦大，耐土的把压缩怀性越高商。虽阴然压兽缩系羡数a和压掠缩指妥数Cc都是劣反映算土的姿压缩僵性指牲标，籍但两江者有所不偿同。前者饶随所角取的挽初始妇压力窑及压据力增舟量的附大小毫而异奥，而身后者穗在较盼高的压力乔范围河内却谁是常渗量，津不随奇压力雀而变。土的混压缩远性…9为了庄便于行应用请和比座较，解通常岔采用雕压力撕由p1＝10紫0k永Pa增加霞到p2＝20员0k碰Pa时所侦得的惩压缩慈系数a1-预2来评幻玉定土瓦的压涛缩性数：工程茅中，野为减岂少土密的孔部隙比只，从状而达训到加钱固土湾体的骗目的,常采乖用砂桩送挤密、重锤稻夯实、灌浆殊加固等方送法a1-工2<0殿.1驾M志Pa-1时，副低压驾缩性怒土0.死1≤a1-循2<0.李5M北Pa-1时，即中压归缩性夹土a1-察2≥0尸.5舒MP初a-1时，魂高压桥缩性剖土Cc<0并.2时，缓低压敌缩性柱土Cc≥0亩.4时，运高压骡缩性圾土土的峰压缩恼性…1俯0压缩箩模量哗：土体别在完染全侧塞限的调条件谋下，找竖向鄙应力庭增量舰与竖赶向应辜变增积量的比田值。Es的倒傍数成滚为土挡的体积闪压缩之系数mv，它表化示单受位压仇应力变化引起范的单位体肚积变案化(MP扔a-1)。Es>1纺5停MP陆a时，贝低压宾缩性剖土15胸≥Es>4检MP甲a时，茧中压衬缩性赞土Es<4骗MP互a时，坐高压臭缩性枝土土的否压缩刚性…1雁1回弹挎曲线级和再谱压缩贤曲线压缩谦曲线稿特征倡：

卸荷旁时，感试样bc回弹迈，可题见土寸体的变珠形是销由可满恢复墙的弹性冰变形和不桥可恢复的塑性尊变形两部霜份组仗成。

回弹法曲线钞和再复压线蒙曲线强构成嚼一迴滞环蛋，土庆体不励是完宿全弹哥性体克；

回弹洗和再坊压缩乎曲线脚比压杰缩曲帅线平缓得义多。

再加篮荷时肃的压倾力超持过b点，疤再压缩曲让线就勺趋于布初始圆压缩毕曲线傅的延颗长线栗。土体材变形剧机理恭非常酬复杂兵，不全是理溜想的弹苦塑性计体，财而是刃具有弹、奇粘、衔塑性。土的骑压缩钱性…1立2现场乘载荷赚试验是在贿工程拴现场纱通过运千斤枝顶逐避级对忌置于侦地基甩土上撇的载各荷板施加瓣荷载食，观活测记数录沉悟降随倘时间恼的发拦展以踏及稳郑定时宅的沉舞降量s，将上撞述试钉验得到炸的各厘级荷盼载与忧相应恢的稳汇定沉全降量医绘制袋成p-邻s曲线虾，即涉获得珠了地截基土虾载荷试验叛的结饲果。1－承牙压板2－千脑斤顶3－百志分表4－平谋台5－支虫墩6－堆绑载地基呀土现吹场载勤荷试叔验图土的研压缩补性…1绕3土的现变形验模量形：土体膜在无宝侧向梨约束谦条件举下，腰竖向斑应力绢与竖她向应封变的固比值。芹竖向温应变炸中包棵括弹溪性应踩变和君塑性结应变吉，称野之为搞变形唇模量起。变形茎模量拘与压狮缩模坑量之梁间的丝式关系:变形进模量压可以躁由现熟场静本荷载性试验剩或旁压试眨验测葵定。

为沉击降影浅响系诱数。分别恰证明皆如下土的析压缩息性…1喊4布辛构奈斯油克解z=涨0，即姐地基喝表面恨沉降调值局部科荷载p0(

,

)作用湿下M(x,y)点的云沉降s均布恰荷载土的界压缩走性…1灶5压缩词模量冈定义竖向汪应变三向州受力揭情况慎下的袖应变侧限鸣条件学下，巡寿的猫应变比较贪即得土的类型变形模量(kPa)土的类型变形模量(kPa)泥炭100~500松砂10000~20000塑性粘土500~4000密实砂50000~80000硬塑粘土4000~8000密实砂砾石100000~200000较硬粘土8000~15000土的腊压缩纤性…1孙6基础康最终宝沉降毛量计跌算…1定义地基泥土层舟在建启筑物雷荷载奶作用钩下，睁不断饭产生危压缩洁，直友至压徐缩稳毛定后剖地基表面化的沉饲降量耻称为矮地基口的最押终沉聋降量弊。原因其外廊因主束要是塔建筑仇物荷沟载在舱地基律中产趴生附咳加应劈燕力；跑内因丢是土肾的碎智散性，孔脱隙发此生压狱缩变搂形，案引起活地基改沉降垒。目的判断隶地基茂变形并值是识否超逆出允袋许的趴范围胡，以艳便在使建筑烘物设轨计时童，采邻取相应的猛工程摇措施闸，保回证建临筑物或的正耐常使袜用。方法有关合地基歌沉降离量的够方法饭很多擦，工劣业与对民用勤建筑死中常污见的架有分层祥总和筹法和《规范》法，求还有农弹性吼理论趋法和皱数值跑计算啄法。分层棋总和至法简未介工程犯上计绩算地基基的脖沉降茧时，邮在地星基可教能产素生压妙缩的染土层圣深度悠内，拌按土的特栋性和净应力而状态纳的变标化将促地基恒分为脱若干(n纪)层，弃假定差每一璃分层急土质误均匀久且应力榆沿厚阁度均捉匀分炼布，穿然后贺对每帐一分胞层分垂别计记算其勾压缩俩量si，最南后将路各分层的框压缩业量总器和起骑来，丙即得使地基绑表面颜的最帅终沉辅降量s，这助种方遥法称沿为分甩层总和法泻。分层恶总和亚法的迁基本沿思路洋是：腹将压要缩层范锈围内恶地基蛾分层裳，计冷算每约一分止层的崭压缩量诱，然绑后累算加得纱总沉庆降量烧。分层积总和规法有组两种损基本巨方法叠：e~太p曲线竞法和e～lg纷p曲线歼法。基础喊最终炕沉降铁量计调算…2基础庙最终作沉降口量计皱算…3计算森原理一般裕取基乞底中到心点宰下地男基附至加应腿力来琴计算倘各分搭层土便的竖弟向压闪缩量型，认为基雕础的招平均沈沉降财量s为各义分层但上竖睛向压韵缩量Dsi之和访，即几点滤假设地基牧土为每一均匀的、等向的半无涛限空露间弹性继体；匹计算肺部位军为基础申中心点O下土拦柱所卖受附翁加应复力sz进行流计算弹；地州基土狮的变绩形条英件为侧限有条件；计算深好度因融工程盗上附喷加应丘力扩伪散随爱深度依而减滑少，界计算盈到某序一深似度（温受压注层）即可潜。分层跃总和蕉法是武目前睡最常丙用的倡地基姑沉降波计算恢方法计算摔步骤1、绘在制基到础中妇心下岗地基肿的自狡重应跳力、捐附加光应力武分布痛曲线捏，对求2、确都定沉什降计桶算深谦度（仅压缩终下限恳深度袍）如压荡缩下化限下穷部还尿有更讯软的胀土层筹，则计侧算至脊该土铅层底荒面为巡寿止；如压龟缩层施内部稻有基缩慧岩，淘则受滩压层深度件计算设至新踪蝶鲜岩微土为仇为止；3、分衫层厚袜度的反确定，天骡然土罢层交摩界面及地禾下水匠面为橡特定谣的分凤界面纱。一般瞧土软陆土基础蹲最终哈沉降印量计枝算…4基础离最终记沉降凳量计恰算…54、计搅算分敏层沉笛降量si5、最梳终变开形量查e～p曲线计算彩中的点几个剖问题1、有程相邻弯荷载资作用无时，为应将或相临比荷载掀引起着的附宋加应阿力叠脸加到迹基础龟自身虑引起的附斤加应鹿力中挡去；2、有并相邻矛荷载崖时，侮我国《建筑轻地基佩基础浩设计佳规范》规定五采用嫩下式钱确定咬沉降计算调深度访：式中麦，—由计竹算深述度向镰上取盈厚度报为盟的土狭层沉汪降计勉算值对；s—计算他深度锅范围字内各亦个分富层土骑的沉皱降计笨算值芳的总既和。具体侍应用私时采渡用试幼算法歌，先篇假定默一个刮沉降惭计算鞭深度zn基础另最终撇沉降肥量计旋算…6【例题】有一扫矩形而基础度放置跌在均锣质粘护土层近上，并如图勿所示当。基府础长炮度L=森10氧m，宽度B=瓶5m，埋置判深度D=筑1.钟5m，其上父作用背着中坦心荷够载P=辣10况00看0k绪N。地基铸土的排重度握为20闭kN铁/m3，饱宁和重积度21kN司/m劫3，土的撑压缩华曲线天如图谣（b）所示娱。若颗地下榆水位沸距基到底2.爪5m，试求呆基础柏中心影点的扒沉降科量。例题…1【解】（1）由L/姐B=粥10纵/5嘴=2拿<1肠0可知尝，属秩于空赠间问叙题，良且为牺中心亮荷载勾，所删以基亭底压流力为基底励净压辉力为（2）因为锯是均封质土增，且唱地下授水位