土力學(xué)第四章ppt課件

1、 土具有變形特性荷載作用地基發(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土的特點（碎散、三相）沉降具有時間效應(yīng)沉降速率第四章第四章 土的變形特征和地基沉降計算土的變形特征和地基沉降計算 第四章第四章 土的變形特征和地基沉降計算土的變形特征和地基沉降計算4.1 土的變形特性試驗方法4.2 土的一維壓縮性指標(biāo)4.3 地基沉降量計算4.4 飽和土體滲流固結(jié)理論 特殊應(yīng)力狀態(tài)一維問題一維問題側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗軸對稱問題軸對稱問題常規(guī)三軸試驗常規(guī)三軸試驗一般應(yīng)力狀態(tài)理論拓展、經(jīng)驗積累理論拓展、經(jīng)驗積累室內(nèi)試驗室內(nèi)試驗旁

2、壓試驗旁壓試驗原狀土原狀土荷載試驗荷載試驗室外試驗室外試驗試驗?zāi)康模鹤冃?、強度特性試驗?zāi)康模鹤冃?、強度特性靜力觸探試驗靜力觸探試驗標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特性試驗方法 側(cè)限：側(cè)向限制不能變形，只有豎向單向壓縮4.1.1 側(cè)限壓縮試驗固結(jié)試驗）側(cè)限壓縮試驗固結(jié)試驗）1、試驗儀器、試驗儀器4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特性試驗方法 4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特性試驗方法 試樣試樣水槽水槽內(nèi)環(huán)內(nèi)環(huán)環(huán)刀環(huán)刀透水石透水石傳壓板傳壓板百分表百分表 施加荷載，靜置 至變形穩(wěn)定 逐級加大荷載測定： 軸向應(yīng)力 軸向變形試驗裝置試驗裝置4.1.1 側(cè)限壓縮試驗固

3、結(jié)試驗）側(cè)限壓縮試驗固結(jié)試驗）4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特性試驗方法 4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特性試驗方法AsHeAHeVs0001111esHeH110000001Hseee0001Heees4.1.1 側(cè)限壓縮試驗固結(jié)試驗）側(cè)限壓縮試驗固結(jié)試驗） P1s1e1e0Pte stP2s2e2P3s3e34.1.1 側(cè)限壓縮試驗固結(jié)試驗）4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特性試驗方法0001Hseee各荷載作用下豎向變形量和孔隙比隨時間變化p z1 1EsEe1 A OBACD 初始加荷段OA pEs壓縮模量p卸荷段AB eE回彈模量4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特

4、性試驗方法4.1.1 側(cè)限壓縮試驗固結(jié)試驗）側(cè)限壓縮試驗固結(jié)試驗）應(yīng)力歷史對土的壓縮性有顯著影響 4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特性試驗方法4.1.2 常規(guī)三軸壓縮試驗常規(guī)三軸壓縮試驗3 3 13 3 壓力室；周圍壓力系統(tǒng)；軸向加壓系統(tǒng)；孔隙水壓力系統(tǒng)；反壓力系統(tǒng)；主機 4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特性試驗方法4.1.2 常規(guī)三軸壓縮試驗常規(guī)三軸壓縮試驗 類型類型施加施加3 3時時施加施加1 13 3時時量測量測固結(jié)固結(jié)排水排水CD固結(jié)固結(jié)排水排水體變體變固結(jié)不排水固結(jié)不排水CU固結(jié)固結(jié)不排水不排水孔隙水壓力孔隙水壓力不固結(jié)不排水不固結(jié)不排水UU不固結(jié)不固結(jié)不排水不排水孔隙水壓力

5、孔隙水壓力4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特性試驗方法4.1.2 常規(guī)三軸壓縮試驗常規(guī)三軸壓縮試驗閥門V2關(guān)閉施加3，測u1，得孔壓系數(shù)B維持3 ，施加1- 3，測u2，則可計算孔壓系數(shù)A 4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特性試驗方法4.1.2 常規(guī)三軸壓縮試驗常規(guī)三軸壓縮試驗zz1 1Ei1 1EtzztzzddEE切線模量secEt隨應(yīng)力增大而變小)1 (21211331vv泊松比割線變形模量維持圍壓不變 4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特性試驗方法4.1.2 常規(guī)三軸壓縮試驗常規(guī)三軸壓縮試驗1212sEE側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗常規(guī)三軸試驗常規(guī)三軸試驗zp z 4.1 土的變

6、形特性試驗方法土的變形特性試驗方法4.1.3 土的變形特點和本構(gòu)關(guān)系土的變形特點和本構(gòu)關(guān)系土的主要變形特征： 非線性 彈塑性剪脹縮性壓硬性時間效應(yīng) 31 1 2131 1 21非線性彈性非線性彈性31 1 132431 1 1324彈塑性彈塑性線彈性線彈性- -理想塑性理想塑性31 1 f 1E31 1 f 31 1 f 1E4.1 土的變形特性試驗方法土的變形特性試驗方法土的本構(gòu)模型： 4.1.3 土的變形特點和本構(gòu)關(guān)系土的變形特點和本構(gòu)關(guān)系 4.2 土的一維壓縮性指標(biāo)土的一維壓縮性指標(biāo)4.2.1 壓縮曲線與壓縮性指標(biāo) e a(kP ) 0100200 3004000.60.70.80.91

7、.0e epp）（壓縮系數(shù)1-kPapea)(10kPaaepEs側(cè)壓縮模量01ee 011eaEmsv體積壓縮系數(shù) a(kP ) e ee-pe-p曲線缺點：曲線缺點：不能反映土的應(yīng)力歷史不能反映土的應(yīng)力歷史4.2 土的一維壓縮性指標(biāo)土的一維壓縮性指標(biāo)4.2.1 壓縮曲線與壓縮性指標(biāo) p 4.2 土的一維壓縮性指標(biāo)土的一維壓縮性指標(biāo)4.2.1 壓縮曲線與壓縮性指標(biāo) peCclg10010000.60.70.80.9e eCcCc1 11 1CeCe壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)Ce回彈指數(shù)再壓縮指數(shù)）回彈指數(shù)再壓縮指數(shù)）Ce Cc，一般，一般Ce0.1-0.2Cc 特點：有一段較長的直線段指標(biāo)：指標(biāo)：p/

8、 kPa e-lgp坐標(biāo)系 4.2 土的一維壓縮性指標(biāo)土的一維壓縮性指標(biāo)4.2.1 壓縮曲線與壓縮性指標(biāo) 壓縮性指標(biāo)：Es、a、mv、Cc1p2p建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范：p1= 100KPa，p2=200KPa 低壓縮性土:1-20.1 Mpa-1，Cc0.033中壓縮性土:0.11-20.5Mpa-1, 0.033Cc 1：超固結(jié)OCRpci)：1e2eBCelg 1p2ppcA 4.3 地基沉降量地基沉降量4.3.1 一維壓縮基本課題 lgpccceppeHCppeHCs2111lg1lg1超固結(jié)土(并p2pc)：12lg1ppeHCsoezszszpp21 4.3 地基沉降量地基沉降量4.

9、3.2 沉降計算的分層總和法 1、基本假定和方法 基底壓力為線性分布 彈性理論計算基底中心點下附加應(yīng)力側(cè)限條件只計算主固結(jié)沉降 iSS 4.3 地基沉降量地基沉降量4.3.2 沉降計算的分層總和法 2、計算步驟 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?？紤]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。 4.3.2 沉降計算的分層總和法沉降計算的分層總和法 2、計算步驟不考慮回彈 d地面地面基底基底1計算原地基中自重應(yīng)力分布2基底附加壓力p0pp0 d p0 = p - d3確定地基中附加應(yīng)力z分布自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力沉

10、降計算深度沉降計算深度z從基底算起；z是由基底附加應(yīng)力 p-d 引起的 4.3.2 沉降計算的分層總和法沉降計算的分層總和法 2、計算步驟不考慮回彈 d地面地面基底基底pp0 d 自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力4確定計算深度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。沉降計算深度沉降計算深度 d地面地面基底基底pp0 d 自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計算深度沉降計算深度5地基分層Hi不同土層界面；地下水位線；每層厚度不宜0.4b或4m；z 變化明顯的土層，適當(dāng)取小。7)各層沉降量求和si

11、6)計算每層沉降量sisziziHi4.3.2 沉降計算的分層總和法沉降計算的分層總和法 2、計算步驟不考慮回彈 4.3.2 沉降計算的分層總和法沉降計算的分層總和法 2、計算步驟不考慮回彈 規(guī)范法： iiieaHpeasiiiiiA1111siiisiiEHpEsA1i)(A110iiiiizazap)(110iiiisiizzEpsiiHeees1211 2、計算步驟考慮回彈 4.3.2 沉降計算的分層總和法沉降計算的分層總和法 i層地基的沉降量Si = 再壓縮沉降量 S1i + 壓縮沉降量S2i szi szi- d zi可以當(dāng)作超固結(jié)土處理 先期固結(jié)壓力： pci=szi加載前應(yīng)力：

12、p1i=szi-d加載后應(yīng)力： p2i=szi-d+ zi szid szi szidzi BCeA1ie2ie2、計算步驟考慮回彈 4.3.2 沉降計算的分層總和法沉降計算的分層總和法 szii1iei1isziHsClg1ed szizii2ici1iszidHsClg1e i1i2isss 3、沉降量的修正 4.3.2 沉降計算的分層總和法沉降計算的分層總和法 sss基底附加應(yīng)力基底附加應(yīng)力2.54.07.015.020.0 p0 fk1.41.31.00.40.2 p0 0.75 fk1.11.00.70.40.2sE siiisEAAE當(dāng)?shù)鼗鶠橐痪鶆蛲翆訒r，直接用土層Es查表；地基為多層土，應(yīng)計算Es的當(dāng)量值 ，Ai為第i層土附加應(yīng)力系數(shù)曲線圍成的面積ii zi zii zi zihaahA22113、沉降量的修正 4.3.2 沉降計算的分層總和法沉降計算的分層總和法 sEAi為第i層土附加應(yīng)力分布圖的面積 1、計算自重應(yīng)力 1、計算自重應(yīng)力 2、計算基底接觸壓力 3、計算基底附加壓力 4、基礎(chǔ)中心點下地基中豎向附加應(yīng)力，l/b=1，z/b，zi=4ksp05、確定沉降計算深度，7米 6、計算基礎(chǔ)中心點最終沉降量，