《地基沉降計(jì)算》PPT課件.ppt

1、土力學(xué)地基基礎(chǔ),姚天舉第4章 地基沉降計(jì)算,土的壓縮性測(cè)試方法,01,一維壓縮性及其指標(biāo),02,飽和土體的滲流固結(jié)理論,03,地基的最終沉降量計(jì)算,04,土具有壓縮性,荷載作用,地基發(fā)生沉降,荷載大小,土的壓縮特性,地基厚度,一致沉降 （沉降量）,差異沉降 （沉降差）,建筑物上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力,影響結(jié)構(gòu)物的安全和正常使用,概述,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,土的特點(diǎn) （碎散、三相）,沉降具有時(shí)間效應(yīng)沉降速率,壓縮性 測(cè)試,最終 沉降量,一維壓縮,一維固結(jié),沉降 速率,三維固結(jié),修正,復(fù)雜條件下的計(jì)算公式,簡(jiǎn)化條件,主線(xiàn)、重點(diǎn)：一維問(wèn)題！,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4

2、.1 土的壓縮性測(cè)試方法,4.4 地基的最終沉降量計(jì)算,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,概述,4.2 一維壓縮性及其指標(biāo),較復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)？,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.1 土的壓縮性測(cè)試方法,一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)及其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以某種粘土為例,非線(xiàn)性 彈塑性,側(cè)限變形模量：,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,二、三軸壓縮試驗(yàn)及其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（復(fù)習(xí)）,4.1 土的壓縮性測(cè)試方法,量測(cè)體變或 孔隙水壓力,測(cè)定： 軸向應(yīng)變 軸向應(yīng)力 體變或孔隙水壓力,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.1 土的壓縮性測(cè)試方法,二、三軸壓縮試驗(yàn)及其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,v,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以某種粘土固結(jié)排水試驗(yàn)為例,與圍壓有

3、關(guān) 非線(xiàn)性 彈塑性 剪脹性,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.1 土的壓縮性測(cè)試方法,三、普遍應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及本構(gòu)模型,1. 土變形的物理機(jī)制（原因）,土受力以后為什么會(huì)表現(xiàn)出上述變形特性？ 土的特殊性,彈性變形,體應(yīng)變主要是由于孔隙體積變化引起的； 剪應(yīng)變主要是由于土顆粒的大小和排列形態(tài)變化引起的。,接觸點(diǎn)處彈性變形 彈性撓曲變形 顆粒滾爬的可逆性 封閉氣泡受壓,塑性變形,大孔隙消失 接觸點(diǎn)顆粒破碎 顆粒相對(duì)滑移 扁平顆粒斷裂,2.土的本構(gòu)模型,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.1 土的壓縮性測(cè)試方法,三、普遍應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及本構(gòu)模型,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.1 土的壓縮性測(cè)試方法及應(yīng)力應(yīng)變

4、關(guān)系,四、荷載試驗(yàn)與旁壓試驗(yàn),一、載荷試驗(yàn)的定義,載荷試驗(yàn)是一項(xiàng)使用最早、應(yīng)用最廣泛的原位試驗(yàn)方法，它是現(xiàn)場(chǎng)在一定尺寸的剛性承壓板上分級(jí)施加靜荷載，測(cè)定承壓板下應(yīng)力主要影響范圍內(nèi)的天然地基、單樁或復(fù)合地基巖土的承載力和變形特性。 主要涉及天然地基的載荷試驗(yàn)。 樁基、地基處理的載荷試驗(yàn)自己自學(xué)。,二、荷載試驗(yàn)的分類(lèi),根據(jù)承壓板的形式和設(shè)置深度不同，可以將試驗(yàn)分成三種： 1. 淺層平板載荷試驗(yàn)，適用于淺層地基土； 2. 深層平板載荷試驗(yàn)，適用于埋深大于3m和地下水位以上的地基土； 3.螺旋板載荷試驗(yàn)，適用于深層地基或地下水位以下的地基土。 本章主要涉及的是淺層平板載荷試驗(yàn)，螺旋板載荷試驗(yàn)作補(bǔ)充介紹

5、。,淺層平板載荷試驗(yàn)適用于地表淺層地基、特別適用于各種填土、含碎石的土類(lèi)。試驗(yàn)簡(jiǎn)單、直觀(guān)，多年來(lái)應(yīng)用廣泛。但應(yīng)對(duì)本法下述局限性給予充分的關(guān)注： （1）平板載荷試驗(yàn)的影響深度范圍不超過(guò)兩倍承壓板寬度（或直徑），故只能了解地表淺層地基土的特性。 （2）承壓板的尺寸比實(shí)際基礎(chǔ)小，在剛性承壓板邊緣產(chǎn)生塑性區(qū)的開(kāi)展，更易造成地基的破壞，使預(yù)估的承載力偏低。 （3）試驗(yàn)時(shí)的加載速率比實(shí)際工程快得多，對(duì)透水性較差的軟粘土，其變形狀況與實(shí)際有較大差異，由此確定的參數(shù)也有較大差異。 （4）小尺寸剛性承壓板下土中的應(yīng)力狀態(tài)極復(fù)雜，由此推求的變形模量只能是近似的。,四、荷載試驗(yàn)的適用條件,試驗(yàn)的儀器設(shè)備,平板載荷試

6、驗(yàn)的常用設(shè)備包括四部分： （1）承壓板 （2）加荷系統(tǒng) （3）反力系統(tǒng) （4）量測(cè)系統(tǒng),一維壓縮性及其指標(biāo),PART TWO,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.2 一維壓縮性及其指標(biāo),一、e-p曲線(xiàn),二、e-lgp曲線(xiàn),三、先期固結(jié)壓力,四、原位壓縮曲線(xiàn)及原位再壓縮曲線(xiàn),4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.2 一維壓縮性及其指標(biāo),一、e - p曲線(xiàn),e,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.2 一維壓縮性及其指標(biāo),一、e - p曲線(xiàn),壓縮系數(shù)，KPa-1，MPa-1,側(cè)限壓縮模量,KPa ,MPa 側(cè)限變形模量,固體顆粒,孔隙,體積壓縮系數(shù)， KPa-1 ，MPa-1,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.2

7、一維壓縮性及其指標(biāo),一、e - p曲線(xiàn),壓縮系數(shù)，KPa-1,a1-2常用作比較土的壓縮性大小,單向壓縮試驗(yàn)的各種參數(shù)的關(guān)系,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.2 一維壓縮性及其指標(biāo),一、e - p曲線(xiàn),4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.2 一維壓縮性及其指標(biāo),二、e - lgp曲線(xiàn),e,壓縮指數(shù),Ce,回彈指數(shù)（再壓縮指數(shù)）,Ce Cc，一般Ce0.1-0.2Cc,e-p曲線(xiàn)缺點(diǎn)： 不能反映土的應(yīng)力歷史,特點(diǎn)：有一段較長(zhǎng)的直線(xiàn)段,指標(biāo)：,三、先期固結(jié)壓力,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.2 一維壓縮性及其指標(biāo),先期固結(jié)壓力：歷史上所經(jīng)受到的最大壓力p（指有效應(yīng)力）,s= z：自重壓力 p= s：

8、正常固結(jié)土 p s：超固結(jié)土 p s：欠固結(jié)土,OCR=1：正常固結(jié) OCR1：超固結(jié) OCR1：欠固結(jié),相同s 時(shí)，一般OCR越大，土越密實(shí)，壓縮性越小,超固結(jié)比：,三、先期固結(jié)壓力,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.2 一維壓縮性及其指標(biāo),A,B,C,D,m,rmin,1,2,3,先期固結(jié)壓力p的確定：Casagrande 法,(f) B點(diǎn)對(duì)應(yīng)于先期固結(jié)壓力p,(b) 作水平線(xiàn)m1,(c) 作m點(diǎn)切線(xiàn)m2,(d) 作m1,m2 的角分線(xiàn)m3,(e) m3與試驗(yàn)曲線(xiàn)的直線(xiàn)段交于點(diǎn)B,(a) 在e-lg壓縮試驗(yàn)曲線(xiàn)上，找曲率最大點(diǎn) m,p,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.2 一維壓縮性及其指標(biāo),

9、四、原位壓縮曲線(xiàn)及原位再壓縮曲線(xiàn),e,ab 沉積 bb 取樣 bcd 室內(nèi)試驗(yàn),地下水位上升 土層剝蝕 冰川融化,引起卸載， 使土處于回彈狀態(tài),原狀土的原位壓縮曲線(xiàn)： 客觀(guān)存在的，無(wú)法直接得到,正常固結(jié)土：,超固結(jié)土：,？, 確定先期固結(jié)壓力p 過(guò)e0 作水平線(xiàn)與p作用線(xiàn)交于B。由假定知，B點(diǎn)必然位于原狀土的初始?jí)嚎s曲線(xiàn)上； 以0.42e0 在壓縮曲線(xiàn)上確定C點(diǎn)，由假定知，C點(diǎn)也位于原狀土的初始?jí)嚎s曲線(xiàn)上；,土樣取出以后e不變，等于原狀土的初始孔隙比e0，因而，（ e0, p）點(diǎn)應(yīng)位于原狀土的初始?jí)嚎s曲線(xiàn)上； 0.42e0時(shí)，土樣不受到擾動(dòng)影響。,a. 正常固結(jié)土,假定：,推定：,原位壓縮曲線(xiàn)

10、的近似推求, 通過(guò)B、C兩點(diǎn)的直線(xiàn)即為所求的原位壓縮曲線(xiàn)。,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.2 一維壓縮性及其指標(biāo),四、原位壓縮曲線(xiàn)及原位再壓縮曲線(xiàn),b. 超固結(jié)土,假定：, 土取出地面后體積不變，即（e0,s）在原位再壓縮曲線(xiàn)上； 再壓縮指數(shù)Ce 為常數(shù)； 0.42e0處的土與原狀土一致，不受擾動(dòng)影響。,推定：, 確定s ，p的作用線(xiàn)； 過(guò)e0作水平線(xiàn)與 s作用線(xiàn)交于D點(diǎn)；, 過(guò)B和C點(diǎn)作直線(xiàn)即為原位壓縮壓縮曲線(xiàn)。, 過(guò)D點(diǎn)作斜率為Ce的直線(xiàn)，與p作用線(xiàn)交于B點(diǎn)，DB為原位再壓縮曲線(xiàn)；, 過(guò)0.42e0 作水平線(xiàn)與e-lg曲線(xiàn)交于點(diǎn)C；,原位壓縮曲線(xiàn)的近似推求,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4

11、.2 一維壓縮性及其指標(biāo),四、原位壓縮曲線(xiàn)及原位再壓縮曲線(xiàn),重點(diǎn)： 一維滲流固結(jié),沉降與時(shí)間之間的關(guān)系：飽和土層的滲流固結(jié),固結(jié)沉降的速度 ？ 固結(jié)沉降的程度 ？,問(wèn)題：,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,不可壓縮層,可壓縮層,p,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,一、一維滲流固結(jié)理論（Terzaghi滲流固結(jié)理論）,二、固結(jié)度的計(jì)算,四、固結(jié)系數(shù)的測(cè)定,五、多維滲流固結(jié)理論簡(jiǎn)介,三、有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題,實(shí)踐背景：大面積均布荷載,p,不透水巖層,飽和壓縮層,z=p,p,側(cè)限應(yīng)力狀態(tài),一、一維滲流固結(jié)理論（Terzaghi滲流固結(jié)理論）,4

12、.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,1、物理模型,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,p,p,附加應(yīng)力:z=p 超靜孔壓: u = z=p 有效應(yīng)力:z=0,滲流固結(jié)過(guò)程,附加應(yīng)力:z=p 超靜孔壓: u 0,附加應(yīng)力:z=p 超靜孔壓: u =0 有效應(yīng)力:z=p,一、一維滲流固結(jié)理論,2、數(shù)學(xué)模型,一、一維滲流固結(jié)理論,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,土層均勻且完全飽和； 土顆粒與水不可壓縮； 變形是單向壓縮（水的滲出和土層壓縮是單向的）； 荷載均布且一次施加；假定z = const 滲流符合達(dá)西定律且滲透系數(shù)保持不

13、變； 壓縮系數(shù)a是常數(shù)。,基本假定：,求解思路：,總應(yīng)力已知,有效應(yīng)力原理,超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布,建立方程：,微小單元（11dz） 微小時(shí)段（dt）,2、數(shù)學(xué)模型,一、一維滲流固結(jié)理論,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,孔隙體積的變化流出的水量,土的壓縮特性,有效應(yīng)力原理,達(dá)西定律,超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布,超靜孔隙水壓力,超靜孔隙水壓力,土骨架的體積變化,z,建立方程：,2、數(shù)學(xué)模型,一、一維滲流固結(jié)理論,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,固體體積：,孔隙體積：,dt時(shí)段內(nèi)：,孔隙體積的變化流出的水量,建立方程：,2、數(shù)學(xué)模型,一、一維

14、滲流固結(jié)理論,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,dt時(shí)段內(nèi)：,孔隙體積的變化流出的水量,土的壓縮性：,有效應(yīng)力原理：,達(dá)西定律:,孔隙體積的變化土骨架的體積變化,Cv 反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散的快慢固結(jié)速度； Cv 與滲透系數(shù)k成正比，與壓縮系數(shù)a成反比； （cm2/s；m2/year）,固結(jié)系數(shù),建立方程：,2、數(shù)學(xué)模型,一、一維滲流固結(jié)理論,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,線(xiàn)性齊次拋物線(xiàn)型微分方程式，一般可用分離變量方法求解。 給出定解條件，求解滲流固結(jié)方程，就可以解出uz,t。,方程求解：,2、數(shù)學(xué)模型,一、一維滲流固結(jié)理論,4.

15、3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,（1）求解思路：,0 z H: u=p,z=0: u=0 z=H: uz,0 z H: u=0,（2）邊界、初始條件：,方程求解：,2、數(shù)學(xué)模型,一、一維滲流固結(jié)理論,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,z,(3) 微分方程的解,時(shí)間因數(shù),m1，3，5，7,方程求解：,2、數(shù)學(xué)模型,一、一維滲流固結(jié)理論,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,0 z H: u=p,z=0: u=0 z=H: uz,0 z H: u=0,基本微分方程：,初始邊界條件：,微分方程的解：,反映孔隙水壓力的消散程度固結(jié)

16、程度,單面排水時(shí)孔隙水壓力分布,雙面排水時(shí)孔隙水壓力分布,z,z,排水面,不透水層,排水面,排水面,滲流,滲流,滲流,Tv=0,Tv=0.05,Tv=0.2,Tv=0.7,Tv=,Tv=0,Tv=0.05,Tv=0.2,Tv=0.7,Tv=,(3) 微分方程的解,方程求解：,2、數(shù)學(xué)模型,一、一維滲流固結(jié)理論,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,時(shí)間因數(shù),m1，3，5，7,二、固結(jié)度的計(jì)算,一點(diǎn)M：,地 層：,一層土的平均固結(jié)度,Uz,t=01：表征總應(yīng)力中有效應(yīng)力所占比例,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,1、基本概念,M,2、平均固結(jié)度Ut

17、與沉降量St之間的關(guān)系,t時(shí)刻：,確定St的關(guān)鍵是確定Ut 確定Ut的核心問(wèn)題是確定uz.t,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,在時(shí)間t的沉降與最終沉降量之比,二、固結(jié)度的計(jì)算,3. 地基沉降過(guò)程計(jì)算,1) 基本計(jì)算方法均布荷載，單向排水情況,確定地基的平均固結(jié)度Ut,已知,解得,近似,簡(jiǎn)化,圖表 P147，圖4-29，曲線(xiàn),4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,二、固結(jié)度的計(jì)算,Tv反映固結(jié)程度,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,二、固結(jié)度的計(jì)算,（1） 壓縮應(yīng)力分布不同時(shí),2) 常見(jiàn)計(jì)算條件,實(shí)踐背景：,H小，p大,

18、自重應(yīng)力,附加應(yīng)力,自重應(yīng)力 附加應(yīng)力,壓縮土層底面的附加應(yīng)力還不接近零,情況2、3：解析公式（4-59）和（4-60） 圖表：圖4-29,情況4、5：疊加原理，公式（4-61）（4-63）,計(jì)算公式：,應(yīng)力分布：,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,3. 地基沉降過(guò)程計(jì)算,二、固結(jié)度的計(jì)算,2. 地基沉降過(guò)程計(jì)算,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,二、固結(jié)度的計(jì)算,2) 常見(jiàn)計(jì)算條件,（2）雙面排水時(shí),無(wú)論哪種情況，均按情況1計(jì)算； 壓縮土層深度H取1/2值,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,二、固結(jié)度的計(jì)算,3.

19、地基沉降過(guò)程計(jì)算,三、有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題,1、求某一時(shí)刻t的固結(jié)度與沉降量 2、求達(dá)到某一固結(jié)度所需要的時(shí)間 3、根據(jù)前一階段測(cè)定的沉降時(shí)間曲線(xiàn)，推算以后的沉降時(shí)間關(guān)系,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,1、求某一時(shí)刻t的固結(jié)度與沉降量,t,Tv=Cvt/H2,St=Ut S,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,三、有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題,2、求達(dá)到某一沉降量(固結(jié)度)所需要的時(shí)間,Ut= St /S,從 Ut 查表（計(jì)算）確定 Tv,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,三、有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題,3、根據(jù)前一階段測(cè)

20、定的沉降時(shí)間曲線(xiàn)，推算以后的沉降時(shí)間關(guān)系,對(duì)于各種初始應(yīng)力分布，固結(jié)度均可寫(xiě)成：,已知： t1S1 t2S2,公式計(jì)算，,計(jì)算t3S3,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,三、有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題,四、固結(jié)系數(shù)確定方法,固結(jié)系數(shù) Cv反映固結(jié)速度的指標(biāo), Cv 越大，固結(jié)越快。 確定方法有四種：,方法一：直接計(jì)算法,壓縮試驗(yàn) a 滲透試驗(yàn) k,k與a均是變化的 但Cv變化不很大 精度較低,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,方法二：直接測(cè)量法,壓縮試驗(yàn) S-t曲線(xiàn),由理論公式，,H土樣在該級(jí)荷載作用下的平均厚度的一半； 缺點(diǎn)：由于次固結(jié)，S不易

21、確定,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,四、固結(jié)系數(shù)確定方法,用高度為20mm的試樣做固結(jié)試驗(yàn)，各壓力作用下的壓縮量見(jiàn)下表，用時(shí)間平方根法求得固結(jié)度達(dá)到90%所用時(shí)間為9min，計(jì)算p=200kpa壓力下的固結(jié)系數(shù)Cv等于多少？,H土樣在該級(jí)荷載作用下的平均厚度的一半； 這個(gè)考點(diǎn)的計(jì)算題和加深理解,土樣在200荷載作用前的厚度為18.75，在200荷載作用后厚度為18.05； 平均厚度為（18.75+18.05）/2=18.4 一半即為9.2mm。 Cv即可求出。,例題,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,四、固結(jié)系數(shù)確定方法,當(dāng)U60%時(shí)二者

22、差別逐漸加大,(2),試驗(yàn)結(jié)果表明：,(1),方法三：時(shí)間平方根法經(jīng)驗(yàn)方法,4.3 飽和土體的滲流固結(jié)理論,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,四、固結(jié)系數(shù)確定方法,方法三：時(shí)間平方根法經(jīng)驗(yàn)方法,O,S,S90,S0=0,O,A,(e)Cv=0.848H2/t90,(a)消除瞬時(shí)沉降，確定原點(diǎn)0,(b)試驗(yàn)曲線(xiàn)的直線(xiàn)段，表示為：,(c)做直線(xiàn) 與試驗(yàn)曲線(xiàn)交于點(diǎn)A,(d)點(diǎn)A對(duì)應(yīng)于橫坐標(biāo) (Tv=0.848),4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,最終沉降量S：,t時(shí)地基最終沉降穩(wěn)定以后的最大沉降量，不考慮沉降過(guò)程。,不可壓縮層,可壓縮層,z=p,p,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,一、

23、單一土層一維壓縮問(wèn)題,二、地基最終沉降量分層總和法,三、地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,1、計(jì)算簡(jiǎn)圖,壓縮前,壓縮后,側(cè)限條件,z=p,p,e1,一、單一土層一維壓縮問(wèn)題,（a）e-曲線(xiàn),（b）e-lg曲線(xiàn),4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,2、計(jì)算公式,一、單一土層一維壓縮問(wèn)題,（a）e-曲線(xiàn),4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,2、計(jì)算公式,一、單一土層一維壓縮問(wèn)題,（b）e-lg曲線(xiàn),優(yōu)點(diǎn):,可使用推定的原狀土壓縮曲線(xiàn)； 可以區(qū)分正常固結(jié)土和超固結(jié)土并分別進(jìn)行計(jì)算

24、。,正常固結(jié)土：,超固結(jié)土(并假定p2p)：,p,以公式 為例,確定：,測(cè)定： e-p曲線(xiàn)或者e-lgp曲線(xiàn),查定：,算定：,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,3、計(jì)算步驟,一、單一土層一維壓縮問(wèn)題,1、基本假定和基本原理,理論上不夠完備，缺乏統(tǒng)一理論； 單向壓縮分層總和法是一個(gè)半徑驗(yàn)性方法。,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,二、地基最終沉降量分層總和法,（a）假設(shè)基底壓力為線(xiàn)性分布 （b）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算 （c）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài) （d）只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降 （e）將地基分成若干層，認(rèn)為整個(gè)地基的最終沉降量

25、為各層沉降量之和：,2、計(jì)算步驟,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,二、地基最終沉降量分層總和法,情況1,不考慮地基回彈的情形： 沉降量從原基底算起； 適用于基礎(chǔ)底面積小，埋深淺，施工快。,考慮地基回彈的情形： 沉降量從回彈后的基底算起； 基礎(chǔ)底面大，埋深大，施工期長(zhǎng)。,情況2,已知：地基各土層的壓縮曲線(xiàn) 原狀土壓縮曲線(xiàn),2、計(jì)算步驟情況1,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,二、地基最終沉降量分層總和法,(a)計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布,(b)基底附加壓力p0,p0 = p - d,(c)確定地基中附加應(yīng)力z分布,自重應(yīng)力,附加應(yīng)力,(d)確定計(jì)算

26、深度zn, 一般土層：z=0.2 sz； 軟粘土層：z=0.1 sz； 一般房屋基礎(chǔ)：Zn=B(2.5-0.4lnB)； 基巖或不可壓縮土層。,沉降計(jì)算深度,sz從地面算起；,z從基底算起； z是由基底附加應(yīng)力 p-d 引起的,2、計(jì)算步驟情況1,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,二、地基最終沉降量分層總和法,(a)計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布,(b)基底附加壓力p0,(c)確定地基中附加應(yīng)力z分布,(d)確定計(jì)算深度zn,(e)地基分層Hi,不同土層界面； 地下水位線(xiàn)； 每層厚度不宜0.4B或4m； z 變化明顯的土層，適當(dāng)取小。,(g) 各層沉降量疊加Si,(f)計(jì)算每

27、層沉降量Si,szi,zi,Hi,d,2、計(jì)算步驟情況2,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,二、地基最終沉降量分層總和法,(a)計(jì)算原地基中自重應(yīng)力分布,(b)計(jì)算開(kāi)挖后地基中自重應(yīng)力分布,(c)確定地基中附加應(yīng)力z分布,szi,zi,下同情況1,自重應(yīng)力,附加應(yīng)力,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,3、計(jì)算公式,（a）e-曲線(xiàn),二、地基最終沉降量分層總和法,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,3、計(jì)算公式,（a）e-曲線(xiàn),二、地基最終沉降量分層總和法,0zi,0z(i-1),Ai,規(guī)范法,zi-1,zi,平均附加應(yīng)力系數(shù),

28、正常固結(jié)土,（b）用e-lg曲線(xiàn)計(jì)算,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,二、地基最終沉降量分層總和法,3、計(jì)算公式,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,二、地基最終沉降量分層總和法,3、計(jì)算公式,超固結(jié)土,（b）用e-lg曲線(xiàn)計(jì)算,考慮地基回彈的沉降量計(jì)算,條件：,正常固結(jié)土，e-lg曲線(xiàn) 基面面積大，埋深大，施工期長(zhǎng),i層地基的沉降量Si = 再壓縮沉降量 S1i + 壓縮沉降量S2i,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,二、地基最終沉降量分層總和法,3、計(jì)算公式,類(lèi)似于超固結(jié)土的計(jì)算； 式中采用開(kāi)挖前地基的天然孔隙比e1i

29、，無(wú)論是回彈、再壓縮或壓縮，均是相對(duì)于開(kāi)挖前的擬定基底高程而言。三者的基準(zhǔn)點(diǎn)均是e1i 狀態(tài)時(shí)的Hi。,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,二、地基最終沉降量分層總和法,3、計(jì)算公式,各種假定導(dǎo)致 S 的誤差，如： 取中點(diǎn)下附加應(yīng)力值，使 S 偏大; 側(cè)限壓縮使計(jì)算值偏??； 地基不均勻性導(dǎo)致的誤差等。,軟粘土（應(yīng)力集中）S偏小, s1 硬粘土（應(yīng)力擴(kuò)散）S偏大, s1,沉降經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù),4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,二、地基最終沉降量分層總和法,4、結(jié)果修正,基底壓力線(xiàn)性分布假設(shè) 彈性附加應(yīng)力計(jì)算 單向壓縮的假設(shè) 只計(jì)主固結(jié)沉降 原狀土現(xiàn)場(chǎng)取樣

30、的擾動(dòng) 參數(shù)線(xiàn)性的假設(shè) 按中點(diǎn)下附加應(yīng)力計(jì)算,表4-6 沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)s,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,二、地基最終沉降量分層總和法,4、結(jié)果修正,0zi,0z(i-1),Ai,s=1.4-0.2, (1)與土質(zhì)軟硬有關(guān), (2)與基底附加應(yīng)力p0/fk的大小有關(guān),fk：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值,要點(diǎn)小結(jié)：, 準(zhǔn)備資料, 應(yīng)力分布, 沉降計(jì)算,建筑基礎(chǔ)（形狀、大小、重量、埋深） 地基各土層的壓縮曲線(xiàn) 原狀土壓縮曲線(xiàn) 計(jì)算斷面和計(jì)算點(diǎn),確定計(jì)算深度 確定分層界面 計(jì)算各土層的szi，zi 計(jì)算各層沉降量 地基總沉降量,自重應(yīng)力 基底壓力基底附加應(yīng)力 附加應(yīng)力, 結(jié)果修正,4

31、土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,二、地基最終沉降量分層總和法,三. 地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,3、單向分層總和法的評(píng)價(jià),2、砂性土地基的沉降計(jì)算,1、粘土地基的沉降量計(jì)算,1、粘土地基的沉降量計(jì)算,研究表明：粘性土地基在基底壓力作用下的沉降量S由三種不同的原因引起：,次固結(jié)沉降 Ss 主固結(jié)沉降完成以后，在有效應(yīng)力不變條件下，由于土骨架的蠕變特性引起的變形。這種變形的速率與孔壓消散的速率無(wú)關(guān)，取決于土的蠕變性質(zhì)，既包括剪應(yīng)變，又包括體應(yīng)變。,初始沉降(瞬時(shí)沉降) Sd 有限范圍的外荷載作用下地基由于發(fā)生側(cè)向位移(即剪切變形)引起的。,主固結(jié)沉降(滲流固結(jié)沉降) Sc 由于超孔隙水壓力逐漸向有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化而發(fā)生的土滲透固結(jié)變形引起的。 是地基變形的主要部分。,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,三. 地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題,t,S,Si ：初始瞬時(shí)沉降,Ss: 次固結(jié)沉降,Sc：主固結(jié)沉降,1、粘土地基的沉降量計(jì)算,三. 地基沉降計(jì)算的若干問(wèn)題,4土的壓縮性與地基沉降計(jì)算,4.3 地基的最終沉降量計(jì)算,自學(xué),（詳見(jiàn)P136-140）,2、砂性土地基的沉降計(jì)算,原位試驗(yàn),砂性土地基的沉降速率比較快，大部分沉降在施工期間便完成，運(yùn)用期沉降量一般不會(huì)很大。,難以取