5.2 地基最終沉降量計算ppt課件

1、課程回想課程回想研討土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律研討土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律Vve0Vs1H0/(1+e0)H0VveVs1H1/(1+e)pH1spVve0Vs1H0/(1+e0)H0VveVs1H1/(1+e)pH1s土樣在緊縮前后變形量為土樣在緊縮前后變形量為s s，整個過程中土粒體積和面積不變，整個過程中土粒體積和面積不變eHeH11100)1 (000eHseepH0 - H1s土在側限條件下豎向壓應力與豎向總應變的比值土在側限條件下豎向壓應力與豎向總應變的比值 z / zaeEs11 Es與a成反比 Es愈大， a愈小，土的緊縮性愈低3 3緊縮模量緊縮模量E sE

2、s Es表示土抵抗變形才干的力學性目的Es= z / z=e1-e21+e1p教學內容：教學內容：1.1.分層總和法計算沉降總量分層總和法計算沉降總量2.2.規(guī)范引薦法計算沉降總量規(guī)范引薦法計算沉降總量教學目的：教學目的：1.1.了解分層總和法計算沉降總量步驟及計算方法了解分層總和法計算沉降總量步驟及計算方法2.2.了解規(guī)范法計算沉降總量的方法了解規(guī)范法計算沉降總量的方法3.3.了解分層總和法與規(guī)范法計算沉降總量的區(qū)別了解分層總和法與規(guī)范法計算沉降總量的區(qū)別nznznz4) 計算分層計算分層普通普通hi0.4b(b為根底寬度為根底寬度)。還需思索下述條件：。還需思索下述條件： 1)地質剖面圖中

3、的不同土層，應為分層面。地質剖面圖中的不同土層，應為分層面。 2)地下水位，應為分層面。地下水位，應為分層面。 3)基底附近附加應力變化大，分層厚度應小些，使各計基底附近附加應力變化大，分層厚度應小些，使各計算分層的附加應力分布可視為直線。算分層的附加應力分布可視為直線。5) 繪出自重應力和附加應力分布圖。繪出自重應力和附加應力分布圖。6) 計算各層緊縮量及總沉降量。計算各層緊縮量及總沉降量。 HeeessHeHe1212111111c22czepepzcppp12緊縮前緊縮前緊縮后緊縮后cp11sV1sV1e2escz11221,iiiiiiepeppp111111111111s11nnii

4、iiinniiiiiiieSSHeapppHHeE3) 緊縮層厚度和分層規(guī)范緊縮層厚度和分層規(guī)范H控制規(guī)范：控制規(guī)范：普通粘土；普通粘土；高緊縮性土。高緊縮性土。分層規(guī)范：分層規(guī)范：不同土層界面和地下不同土層界面和地下水面；厚度取水面；厚度取0.4b或或12m。c/0.1zc/0.2z【解】【解】1地基分層厚地基分層厚度為度為1m。2地基豎向自重應力地基豎向自重應力計算。計算。3地基豎向附加應力地基豎向附加應力計算。計算。4地基分層自重應力地基分層自重應力平均值和附加應力平均值平均值和附加應力平均值計算。計算。例題例題5.1圖圖z例表5地基各分層土的孔隙比地基各分層土的孔隙比變化值確實定。按各

5、分層的變化值確實定。按各分層的 及及 值從土樣值從土樣4-1或土樣或土樣4-2的緊縮曲線查取孔隙比。的緊縮曲線查取孔隙比。6地基沉降計算深度確實地基沉降計算深度確實定。普通按定。普通按 的要求的要求來確定沉降計算深度的下限，來確定沉降計算深度的下限，8m處滿足要求。處滿足要求。7地基各分層量計算。地基各分層量計算。8計算最終沉降量。計算最終沉降量。1ip2ipzc0.2例圖例圖121111s1nnniiziiiiiiiiieessHHeE3456123412560011iiiiAAApzpz0111sniiiiiipszzE i平均附加應力系數(shù)，按平均附加應力系數(shù)，按l/b、z/b查表。查表。

6、為了提高計算準確度，規(guī)范規(guī)定需將計算沉降量乘以為了提高計算準確度，規(guī)范規(guī)定需將計算沉降量乘以閱歷系數(shù)閱歷系數(shù) 按下表確定按下表確定 ，那么，那么sn0ss11i 1siiiiipsszzEn10.025niiss按規(guī)范表格按規(guī)范表格確定。確定。nz應滿足：應滿足：nz(2.50.4ln )nzbb式中：式中：b根底寬度，根底寬度，m。在計算深度范圍內存在基巖時，在計算深度范圍內存在基巖時，zn可取至基巖外表；當存在可取至基巖外表；當存在較厚的鞏固粘性土層，其孔隙比小于較厚的鞏固粘性土層，其孔隙比小于0.5、緊縮模量大于、緊縮模量大于50MPa，或存在較厚的密實砂卵石層，其緊縮模量大于，或存在較

7、厚的密實砂卵石層，其緊縮模量大于80MPa時，時，zn可取至該層土外表?？扇≈猎搶油镣獗?。例題5-2 設根底底面尺寸為4.8 m3.2 m，埋深為1.5 m，傳至地面的中心荷載F=1800 kN，地基的土層分層及各層土的側限緊縮模量相應于自重應力至自重應力加附加應力段如以下圖所示，持力層的地基承載力為fk=180 kPa，用計算根底中點的最終沉降。【解】1基底附加壓力 2取計算深度為8 m，過程見表，計算沉降量為123.4 mm。3確定沉降計算深度zn根據(jù)b=3.2 m查表5.3 上可得Dz0.6 m相應于往上取Dz厚度范圍即 7.48.0 m深度范圍的土層計算沉降量為 l.3 0.02512

8、3.4 =3.08 mm，滿足要求，故計算深度可取為8 m。4確定ys 由于p00.75fk= kPa，查表5.1 得： ys =1.04 5計算s 分層總和法討論分層總和法討論地基沉降的分層總和法的根本意圖是為理處理地基的成層性和非均質性所帶來的計算上的困難。分層總和法以均質彈性半空間的應力來計算非均質地基的變形的做法、在實際上顯然不協(xié)調，其所引起的計算誤差也還沒有得到實際和實驗的充分驗證分層總和法最為適用于土體的單向緊縮變形計算，由于K0條件下的土體只需體積變形，所以計算所得的是地基最終固結沉降，通常粗略地把單向緊縮分層總和法的計算結果看成是地基最終沉降，而不思索地基瞬時沉降。傳統(tǒng)的和規(guī)范

9、引薦的兩種單向緊縮分層總和法，就計算方法而言并無太大差別，規(guī)范法的重要特點引入了沉降計算閱歷系數(shù)以校正計算值與實測值的偏向。砂土地基在荷載作用下由土的體積變形和剪切變形引起的沉降在短時間內幾乎同時完成。地基沉降計算深度用于確定地基沉降有影響的土層范圍保證滿足沉降計算的精度要求。地基沉降計算深度確實定規(guī)范有二種：應力比法和與變形比法一、回彈曲線和再緊縮曲線一、回彈曲線和再緊縮曲線緊縮曲線特征：緊縮曲線特征：(1)卸荷時，試樣不是沿初始緊卸荷時，試樣不是沿初始緊縮曲線，而是沿曲線縮曲線，而是沿曲線bc回彈，回彈，可見土體的變形是由可恢復的可見土體的變形是由可恢復的彈性變形和不可恢復的塑性變彈性變形

10、和不可恢復的塑性變形兩部份組成。形兩部份組成。(2)回彈曲線和再壓線曲線構成回彈曲線和再壓線曲線構成一迴滯環(huán)，土體不是完全彈性一迴滯環(huán)，土體不是完全彈性體；體；(3)回彈和再緊縮曲線比緊縮曲回彈和再緊縮曲線比緊縮曲線平緩得多。線平緩得多。(4)當再加荷時的壓力超越當再加荷時的壓力超越b點，點，再緊縮曲線就趨于初始緊縮曲再緊縮曲線就趨于初始緊縮曲線的延伸線線的延伸線.土體變形機理非常復雜，不是理想的彈塑性體，而是具彈、粘、塑性的自然歷史的產(chǎn)土體變形機理非常復雜，不是理想的彈塑性體，而是具彈、粘、塑性的自然歷史的產(chǎn)物。物。5.3 5.3 應力歷史對地基沉降的影響應力歷史對地基沉降的影響二、二、 應

11、力歷史應力歷史前期固結應力前期固結應力pc：土在應力歷史上固結過程中所遭到的最大有效應力，稱之為：土在應力歷史上固結過程中所遭到的最大有效應力，稱之為。 超固結比超固結比OCR ：前期固結應力與現(xiàn)有的自重應力之比：前期固結應力與現(xiàn)有的自重應力之比,即即OCR pc/p1。 正常固結土：正常固結土： OCR=1,土層歷史上經(jīng)受的最大壓力為現(xiàn)有覆蓋土的自重應力；土層歷史上經(jīng)受的最大壓力為現(xiàn)有覆蓋土的自重應力； 超固結土：超固結土： OCR1,OCR愈大，土遭到超固結作用愈強，其它條件一樣，緊縮性愈愈大，土遭到超固結作用愈強，其它條件一樣，緊縮性愈低；低； 欠固結土：欠固結土： OCR1,土在自重作

12、用下還沒有完全固結，土的固結應力末全部轉化為有土在自重作用下還沒有完全固結，土的固結應力末全部轉化為有效應力，即尚有一部分由孔隙水所承當，即效應力，即尚有一部分由孔隙水所承當，即pcp1 ,如人工填土或新近堆積粘性土。如人工填土或新近堆積粘性土。欠固結土在自重作用下引起地面沉降1.應力歷史對地基沉降的影響應力歷史對地基沉降的影響在a、b、c三個土層現(xiàn)有地面以下同一深度z處，土的現(xiàn)有應力雖然一樣，但是由于它們閱歷的應力歷史不同，因此在緊縮曲線上處于不同的位置。 對于正常固結土，它在堆積過程中巳從e0開場在自重應力作用下沿現(xiàn)場緊縮曲線至a點固結穩(wěn)定。對于超固結土，它曾在自重應力力作用下沿現(xiàn)場緊縮曲

13、線至b點，后因上部土層沖蝕，現(xiàn)巳回彈穩(wěn)定在b點。對于欠固結土，由于在自重應力作用下還未完全固結目前它處于現(xiàn)場緊縮曲線上的c點。假設對三種土再施加一樣的固結應力p，那么，正常固結和欠固結土將分別由a和c點沿現(xiàn)場緊縮曲線至d點固結穩(wěn)定，而超固結土，那么由b點沿現(xiàn)場再緊縮曲線至d點固結穩(wěn)定。顯然，三者的緊縮量是不同的，其中欠固結土最大，超固結土最小，而正常固結土那么介于兩者之間。 這個問題用ep曲線法是無法思索，只需采用elogp曲線法才干處理。2.2.前期固結壓力確實定前期固結壓力確實定Casagrande method,1936 )Casagrande method,1936 )確定先期固結壓力

14、步驟：(1)從elogp曲線上找出曲率半徑最小的一點A，過A點作程度線A1和切線A42; (2)作lA2的平分線A3, 與 elogp 曲線中直線段的延伸線相交于B點; (3)B點所對應的有效應力就是先期固結壓力pc。 假設pc=p1，那么試樣是正常固結的，它的原始緊縮曲線推求: 假定取樣過程中試樣體積不變，即試樣的初始孔隙比e0就是它的原位孔隙比 ，由e0 和 pc值，在elogp坐標上定出b點，此即試樣在原始緊縮的起點，然后從縱軸坐標0.42 e0 處作一程度線交室內緊縮曲線于c點,銜接bc即為所求的原始緊縮曲線。 假設假設pc p1 ，那么試樣是超固結的。由于，那么試樣是超固結的。由于超

15、固結土由前期固結壓力超固結土由前期固結壓力pc減至現(xiàn)有有效應力減至現(xiàn)有有效應力p1期間曾在原位閱歷了回彈。因此，當超固結期間曾在原位閱歷了回彈。因此，當超固結土后來遭到外荷引起的附加應力土后來遭到外荷引起的附加應力 p時，它開場時，它開場將沿著原始再緊縮曲線緊縮。假設將沿著原始再緊縮曲線緊縮。假設 p較大，超較大，超越越(pc p1 )，它才會沿原始緊縮曲線緊縮。，它才會沿原始緊縮曲線緊縮。超固結土原始緊縮曲線推求超固結土原始緊縮曲線推求: (1) 先作先作b1點，其橫、縱坐標分別為試樣現(xiàn)場自重應力點，其橫、縱坐標分別為試樣現(xiàn)場自重應力p1 和現(xiàn)場孔隙比和現(xiàn)場孔隙比 e0； (2) 過過b1點作不斷線，其斜率等于室內回彈曲線與再緊縮曲線的平均斜率，該點作不斷線，其斜率等于室內回彈曲線與再緊縮曲線的平均斜率，該直線與經(jīng)過直線與經(jīng)過B點垂線點垂線(其橫坐標相應于先期固結壓力值其橫坐標相應于先期固結壓力值)交于交于b1 點點, b1 b就作為原就作為原始再緊縮曲線。其斜率為回彈指數(shù)始再緊縮曲線。其斜率為回彈指數(shù)Ce； (3) 作作