《基礎(chǔ)工程學(xué)沉降》課件

基礎(chǔ)工程學(xué)沉降什么是沉降基礎(chǔ)工程學(xué)中，沉降是指基礎(chǔ)及其上部結(jié)構(gòu)在荷載作用下，地基土體發(fā)生壓縮變形，導(dǎo)致基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)向下移動(dòng)的現(xiàn)象。沉降是地基土體在荷載作用下發(fā)生的不可逆的壓縮變形，它會(huì)導(dǎo)致建筑物或構(gòu)筑物發(fā)生傾斜、開裂等問題。沉降的大小和速度取決于地基土體的性質(zhì)、荷載的大小、基礎(chǔ)的形狀和埋深等因素。沉降的原因地基土的壓縮地基土在荷載作用下發(fā)生壓縮變形，是沉降的主要原因。地下水位變化地下水位的下降會(huì)導(dǎo)致土體失去水分，壓縮性增大，從而引發(fā)沉降。施工不當(dāng)例如，施工過程中超挖、填土不密實(shí)等都會(huì)導(dǎo)致地基不均勻沉降。地震或其他自然災(zāi)害地震等自然災(zāi)害會(huì)造成地基土體結(jié)構(gòu)松散，進(jìn)而引發(fā)沉降。沉降分類直接沉降由基礎(chǔ)直接加載引起的沉降。間接沉降由地下水位下降、土體排水、地基土固結(jié)等因素引起的沉降。表層沉降主要發(fā)生在地基表層土層的沉降。深層沉降主要發(fā)生在地基深層土層的沉降。直接沉降基礎(chǔ)自身壓縮基礎(chǔ)自身重量導(dǎo)致的壓縮變形，主要發(fā)生在松散土層。土體固結(jié)壓縮飽和黏性土在荷載作用下，孔隙水壓力消散導(dǎo)致土體壓縮變形。土體蠕變壓縮土體在長(zhǎng)期荷載作用下緩慢產(chǎn)生的壓縮變形，主要發(fā)生在軟弱土層。間接沉降相鄰基礎(chǔ)影響當(dāng)相鄰基礎(chǔ)施工時(shí)，其開挖或荷載變化會(huì)對(duì)周圍基礎(chǔ)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致間接沉降。地下水位變化地下水位下降會(huì)降低土層的孔隙水壓力，導(dǎo)致土層壓縮，從而引起間接沉降。周邊環(huán)境擾動(dòng)周邊環(huán)境的施工、振動(dòng)、爆破等因素也會(huì)對(duì)基礎(chǔ)造成擾動(dòng)，引發(fā)間接沉降。表層沉降定義表層沉降指的是靠近地表區(qū)域的土層因荷載作用而發(fā)生的沉降。它主要發(fā)生在地基表面或淺層地基的范圍內(nèi)。影響因素表層沉降受到地基土的性質(zhì)、荷載大小、時(shí)間等因素的影響。較松散的土層更容易產(chǎn)生表層沉降。深層沉降地下結(jié)構(gòu)的影響深層沉降通常由地下結(jié)構(gòu)的施工或自然地質(zhì)變化引起，例如地下水位下降。長(zhǎng)期性影響深層沉降往往持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可能導(dǎo)致地表建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施的損壞。預(yù)測(cè)難度由于深層沉降的復(fù)雜性，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其影響和程度十分困難。均勻沉降建筑物整體沉降所有部分均勻下沉，結(jié)構(gòu)完整性保持完好?；A(chǔ)穩(wěn)定性地基均勻沉降，避免了不均勻荷載引致的結(jié)構(gòu)損壞。不均勻沉降傾斜建筑物不同部位沉降量不一致，導(dǎo)致建筑物傾斜，影響結(jié)構(gòu)安全。裂縫沉降不均勻會(huì)導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)裂縫，影響建筑物外觀和使用功能。變形沉降不均勻會(huì)導(dǎo)致建筑物發(fā)生變形，影響建筑物整體穩(wěn)定性。預(yù)測(cè)沉降的意義建筑安全沉降預(yù)測(cè)可以幫助工程師在建筑設(shè)計(jì)階段進(jìn)行優(yōu)化，避免因不均勻沉降造成建筑物傾斜、開裂等安全問題。經(jīng)濟(jì)效益準(zhǔn)確的沉降預(yù)測(cè)可以降低工程造價(jià)，避免因沉降問題導(dǎo)致的工程延期和返工，提高經(jīng)濟(jì)效益。工程決策沉降預(yù)測(cè)結(jié)果可以為工程決策提供重要依據(jù)，幫助工程師選擇合適的施工方案和地基處理方案，確保工程順利進(jìn)行。沉降預(yù)測(cè)的方法1土層參數(shù)測(cè)試通過土工試驗(yàn)確定土層的物理力學(xué)性質(zhì)，如壓縮系數(shù)、含水率等。2實(shí)測(cè)沉降利用沉降觀測(cè)儀器，監(jiān)測(cè)建筑物在施工過程中的實(shí)際沉降量。3理論計(jì)算法根據(jù)土層參數(shù)和建筑物荷載，利用相關(guān)公式進(jìn)行沉降量計(jì)算。4經(jīng)驗(yàn)公式法基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析，使用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)。5數(shù)值模擬法運(yùn)用有限元等數(shù)值分析方法，模擬土體在荷載作用下的變形和沉降過程。土層參數(shù)測(cè)試1土的物理性質(zhì)密度、孔隙率、含水率、壓縮系數(shù)等。2土的強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等。3土的滲透性滲透系數(shù)等。實(shí)測(cè)沉降使用精密水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器，測(cè)量沉降點(diǎn)的高程變化。通過測(cè)量沉降點(diǎn)的位移變化，確定沉降的大小和方向。對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制沉降曲線，判斷沉降趨勢(shì)。理論計(jì)算法彈性理論基于彈性力學(xué)原理，考慮土體和基礎(chǔ)的變形特性，計(jì)算沉降量。塑性理論適用于土體發(fā)生塑性變形的情況，考慮土體強(qiáng)度和塑性流動(dòng)特性。經(jīng)驗(yàn)公式法簡(jiǎn)單易用經(jīng)驗(yàn)公式法不需要復(fù)雜的計(jì)算，只需將實(shí)際參數(shù)代入公式即可得到沉降預(yù)測(cè)值。局限性經(jīng)驗(yàn)公式法只能用于類似工程案例，且精度有限，需要結(jié)合其他方法驗(yàn)證結(jié)果。數(shù)值模擬法模型建立基于地質(zhì)勘探和土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立數(shù)值模型來(lái)模擬實(shí)際土層和結(jié)構(gòu)物的特性。邊界條件定義模型的邊界條件，例如荷載、約束條件，以及與周圍環(huán)境的相互作用。計(jì)算分析利用數(shù)值方法，如有限元法或有限差分法，對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算分析，預(yù)測(cè)沉降量和分布。典型工程實(shí)例分析通過分析典型工程實(shí)例，我們可以深入了解沉降現(xiàn)象，并借鑒經(jīng)驗(yàn)來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)方案。例如，高層建筑的沉降控制，道路沉降治理，以及地下工程的沉降防治。這些實(shí)例將為我們提供寶貴的實(shí)踐參考，并幫助我們更好地理解和解決實(shí)際工程中的沉降問題。高層建筑沉降控制施工方案優(yōu)化:選擇合理的施工順序，控制開挖深度和范圍。沉降觀測(cè):定期監(jiān)測(cè)沉降情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取應(yīng)對(duì)措施。基礎(chǔ)加固:采用預(yù)壓、注漿等方法增強(qiáng)基礎(chǔ)承載力，控制沉降量。道路沉降治理1監(jiān)測(cè)與評(píng)估定期監(jiān)測(cè)道路沉降狀況，評(píng)估沉降程度和發(fā)展趨勢(shì)。2病害處治針對(duì)不同類型的沉降病害，采取相應(yīng)的治理措施，例如灌漿加固、回填密實(shí)等。3預(yù)防措施優(yōu)化道路設(shè)計(jì)和施工工藝，加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，降低沉降風(fēng)險(xiǎn)。地下工程沉降防治地基加固采用注漿、置換等技術(shù)改善地基承載力，減少沉降。支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)，有效控制土體變形，防止沉降。監(jiān)測(cè)預(yù)警實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沉降情況，及時(shí)采取措施，避免沉降過大。沉降的監(jiān)測(cè)與預(yù)警持續(xù)監(jiān)測(cè)定期進(jìn)行沉降觀測(cè)，掌握沉降發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。預(yù)警機(jī)制建立沉降預(yù)警系統(tǒng)，設(shè)定預(yù)警閾值，當(dāng)沉降超過閾值時(shí)，及時(shí)采取措施。沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量是一種精確測(cè)量地面點(diǎn)高程的方法，常用于監(jiān)測(cè)建筑物、橋梁等結(jié)構(gòu)物的沉降變化。全站儀測(cè)量全站儀能夠快速、高效地采集大量數(shù)據(jù)，用于監(jiān)測(cè)大型工程項(xiàng)目的沉降情況。GNSS監(jiān)測(cè)GNSS監(jiān)測(cè)利用衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沉降，尤其適合監(jiān)測(cè)大范圍的沉降變形。傾斜儀監(jiān)測(cè)傾斜儀測(cè)量建筑物或構(gòu)筑物的傾斜程度，可有效監(jiān)測(cè)地基沉降對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。沉降監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)目標(biāo)明確確定監(jiān)測(cè)目標(biāo)，例如，沉降量、沉降速度、沉降變形等。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)根據(jù)工程特點(diǎn)和監(jiān)測(cè)目標(biāo)，合理布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。監(jiān)測(cè)方法選擇選擇合適的監(jiān)測(cè)方法，例如，水準(zhǔn)測(cè)量、全站儀測(cè)量、GPS測(cè)量等。監(jiān)測(cè)頻率確定根據(jù)工程進(jìn)展和沉降發(fā)展趨勢(shì)，合理確定監(jiān)測(cè)頻率，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)沉降異常。數(shù)據(jù)分析處理建立沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，判斷沉降趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來(lái)沉降發(fā)展情況。沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析1數(shù)據(jù)收集定期收集沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括沉降量、傾斜度、水平位移等。2數(shù)據(jù)處理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、校正、分析，去除異常值，并繪制沉降曲線。3趨勢(shì)分析分析沉降趨勢(shì)，判斷沉降是否穩(wěn)定，是否達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。沉降預(yù)警機(jī)制實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)持續(xù)收集數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。預(yù)警觸發(fā)條件當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過預(yù)警閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提醒相關(guān)人員及時(shí)采取措施。應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制根據(jù)預(yù)警級(jí)別，制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，確保及時(shí)有效地處理沉降問題。沉降治理措施靜壓樁技術(shù)通過靜壓的方式將樁體打入地基，提高承載力，有效降低沉降。預(yù)載加固技術(shù)在建筑物施工前，利用預(yù)載荷對(duì)地基進(jìn)行壓縮，降低地基的壓縮性，減緩沉降速度。土層改良技術(shù)通過化學(xué)或物理方法改善土層性質(zhì)，提高地基的承載力，有效控制沉降。靜壓樁技術(shù)靜壓樁是一種利用液壓設(shè)備將樁體壓入地基的技術(shù)。適用于各種地質(zhì)條件，包括軟土地基和巖石地基。適用于各種建筑工程，例如高層建筑、橋梁和道路。預(yù)載加固技術(shù)原理在基礎(chǔ)開挖前，先在基礎(chǔ)范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)載，通過預(yù)載土體來(lái)達(dá)到增加土體承載力、降低沉降量的目的。方法主要包括土方填筑預(yù)載、堆載預(yù)載、水池預(yù)載等方法，根據(jù)工程實(shí)際情況選擇合適的預(yù)載方式。優(yōu)勢(shì)預(yù)載加固技術(shù)可以有效控制基礎(chǔ)沉降，提高地基承載力，適用于各種類型的工程項(xiàng)目。土層改良技術(shù)壓實(shí)技術(shù)提高土壤密度，降低壓縮性，減小沉降量?；旌瞎酀{技術(shù)改善土壤的強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和壓縮性。地基加固技術(shù)增強(qiáng)地基承載力，防止地基失穩(wěn)。沉降治理案例分享沉降治理案例分享，展示不同類型工程的沉降治理方案