土力学土的压缩性及地基沉降

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第三章 土的压缩性及地基沉降,变形,强度,稳定,荷载,应力,地基土体在建筑物荷载作用下会发生变形，,建筑物基础随之沉降,。,在建筑物设计与施工时，应将建筑物的沉降量控制在,规范,允许范围内。,土的压缩性是导致地基土变形的主要因素。,通过室内和现场试验，可求出土的压缩性指标，,计算基础的最终沉降量。,第一节 土的压缩性,土 的,固 结：,是指土体在压力下作用下体积减小的过程。,土体积减小包括,：,土中水和气体的排出（,主要原因,）,即孔隙的缩小,土颗粒的压缩,土中水和气体的压缩,土压缩变形的快慢，与土中水的渗透速度有很大关系。,既使在相同压力条件下，不同土的压缩变形也会差别很大,这就是土体自身压缩性指标不同而已。,土体总压缩量,1/400,土的压缩性,：,是指土体在压力下作用下体积减小的特性。,第三章 土的压缩性及地基沉降,一、基本概念,二、土的压缩性指标,压缩试验,逐级施加荷载,p,i,，求出每级荷载下的稳定变形量,S,i,，算出相应压力下的孔隙比,e,i,。绘出,e,p,曲线，即,压缩曲线,。,1,、压缩试验（固结试验）,第三章 土的压缩性及地基沉降,假定土粒是不可压缩的，即压缩试验前后的土粒体积不变：,二、土的压缩性指标,1,、压缩试验（固结试验）,加荷前：,加荷后：,（,3.1b,）,也可写为广义表达式：,第三章 土的压缩性及地基沉降,（,3.1c,）,2,、压缩系数,a,(,或,a,1-2,),压缩系数,a,定义,：,ep,曲线上某点的切线斜率：,孔隙比,e,孔隙比,e,（,ep,曲线）,即压力从“,1”,状态到“,2”,状态，孔隙比的变化。,第三章 土的压缩性及地基沉降,第三章 土的压缩性及地基沉降,为便于统一判断土的压缩性，国标,建筑地基基础设计,规范,（,GB50007-2002,）规定：,“1”,100kPa,“2”,200kPa,即,p,1,=100kPa,；,p,2,=200kPa,。相应的：,a,a,1-2,a,1-2,=,a,1-2,(MPa,-1,):,0.1 0.5,压 缩 性：,低 中 高,二、土的压缩性指标,定义：,指在完全侧限条件下，土竖向应力增量,与应变增量,的比值。表示土抵抗压缩变形能力的指标之一。,3,、,压缩模量,E,s,故,式,3-1c,为,E,S,(MPa):,压 缩 性：,15 4,低 中 高,第三章 土的压缩性及地基沉降,一、分层总和法,1,、基本假定：,a,、无侧向变形,使结果偏小；,b,、采用基底中点下的附加应力计算,使结果偏大。,第二节 地基的最终沉降量计算,地基最终沉降量,是指地基在建筑物荷载作用下最后的稳定沉降量。它是建筑物地基基础设计的重要内容。,2,、单一薄层地基变形量计算,公式（,3.1c,）为,即从“,1”,受力状态到“,2”,受力状态，,土样的压缩变形为,s,。,对地基来说：,“1”,受力状态，相当于未修建建筑物时的状态，即,p,1,=,c,“2”,受力状态，相当于已修建建筑物时的状态，即,p,2,=,c,+,z,e,1,e,2,h,1,h,p,0,d,h,岩层,土层,第三章 土的压缩性及地基沉降,沉降,s,第二节 地基的最终沉降量计算,p,0,d,h,岩层,c,z,土层,c,z,(,已知压缩曲线,e-p,时,),(,已知压缩模量,E,S,时,),所以,孔隙比,e,孔隙比,e,（,ep,曲线）,E,s,另外,沉降,s,p,2,第二节 地基的最终沉降量计算,3,、任意地基变形量计算,分层总和法,(,已知,e-p,时,),(,已知,E,S,时,),最终沉降量,s,：,4,、沉降计算深度,z,n,的确定,:,5,、计算步骤（小结）,1),地基分层,h,i,0.4b,；或,12m,土层层面；,地下水位面。,3),计算,z,n,2),计算各分层处,ci,、,zi,6),计算各分层土的,沉降量,s,i,7),计算,最终沉降量,e,2,4),计算各分层,ci,、,zi,5),令,p,1i,=,ci,p,2i,=,ci,+,zi,(,已知,e-p,时,),(,已知,E,S,时,),e,1,第二节 地基的最终沉降量计算,（,3-5),（,3-7),二、,地基设计规范,法,第二节 地基的最终沉降量计算,同一天然土层采用单一压缩性指标,分层总和法：,1,、沉降计算式,式,3-7,分子为,“,附加应力图形面积值,”,：,=A,cdfe,=A,abfe,-A,abdc,=A,i,-A,i-1,设,A,i,=,A,i-1,=,所以,-,不分层；,引入沉降计算经验系数,s,-,修正误差。,分层层数多，计算工作大，,规范,将此简化,p,0,e,c,（,3-7),式中：,分别为第,i,层、第,i-1,层的平均附加应力系数，,s,按,“,简化分层总和法,”,计算的地基沉降量；,s,地基最终沉降量；,s,沉降计算经验系数，查表,3,2,。,注：当有多层土时，,E,s,E,s,（压缩模量当量值）。,由,L/b,、,z/b,按,角点法,查表,3,3(p62),；,第三章 土的压缩性及地基沉降,2,、沉降计算深度,z,n,1),按公式计算,确定,当满足,时的,z,即为,z,n,。,在深度,z,n,处，向上取厚度为,z,的计算变形量。,z,查表,3,1,。,2),当,b=1,30m,且无相邻荷载影响时,:,第二节 地基最终沉降量计算,看例题！,第三章 土的压缩性及地基沉降,例,3-2,题,第二节 地基最终沉降量计算,第三章 土的压缩性及地基沉降,三、三种特殊情况下的地基沉降计算,1,、薄压缩层地基,（,3-7),2,、地下水位下降,增加的自重应力即为附加应力！,地面下沉量,s,为：,第二节 地基最终沉降量计算,第三章 土的压缩性及地基沉降,三、三种特殊情况下的地基沉降计算,3,、大面积地面堆载,c,p,2,z,第三章 土的压缩性及地基沉降,第三节 沉积土层的应力历史,前,(,先,),期固结压力,天然土层在历史上所经受过的最大固结压力,就叫前,(,先,),期固结压力,p,c,。,超固结比,前,(,先,),期固结压力,p,c,与现有土层自重应力,P,1,的比值,就叫超固结比,OCR,。,OCR,1,1,、正常固结土,2,、超固结土,3,、欠固结土,OCR,1,OCR=,p,c,/,p,1,=,1,第四节 地基沉降与时间的关系,第三章 土的压缩性及地基沉降,一、饱和土的有效应力原理,(p31),二、饱和土的渗透固结,(p67),式中：,当,t=0,，,当,t=,，,结论：,饱和土的固结过程就是,孔隙水压力的消散和有效应力增长,的过程,。,当,0,t,，,三、地基沉降与时间的关系,式中：,s,t,地基在某一时刻的沉降量；,s,地基最终的沉降量。,第三章 土的压缩性及地基沉降,当,t=0,，,当,t=,，,固结度,U,的实质是反映地基中孔隙水压力,u,的消散程度和,有效应力 的增长程度：,地基固结度,U,：,当,0,t,，,0,U,100%,，,时间因数：,第三章 土的压缩性及地基沉降,太沙基一维固结理论：,(3-18),即：,为土层排水固结距离，当为单面排水时，取土层厚度；当为双面排水时，取土层厚度的一半。,土的竖向固结系数：,