第5章--土的壓縮與地基沉降--321

1、LOGO2土的壓縮性土的壓縮性1應(yīng)力歷史與土的壓縮性的關(guān)系應(yīng)力歷史與土的壓縮性的關(guān)系2地基沉降的計算方法地基沉降的計算方法33v（一）（一）壓縮試驗壓縮試驗v（二）壓縮性指標(biāo)（二）壓縮性指標(biāo)4n土中固體顆土中固體顆粒、水體積的粒、水體積的壓縮。壓縮。（占總壓縮量的（占總壓縮量的1/400不到，不到，）。）。土中空氣、水土中空氣、水的排出。同時的排出。同時土顆粒重新排土顆粒重新排列，靠攏擠緊，列，靠攏擠緊，體積減小。體積減小。（壓縮量（壓縮量結(jié)論：結(jié)論：5n土中固體顆土中固體顆粒、水體積的粒、水體積的壓縮。壓縮。（占總壓縮量的（占總壓縮量的1/400不到，不到，）。）。土中空氣、水土中空氣、水的

2、排出。同時的排出。同時土顆粒重新排土顆粒重新排列，靠攏擠緊，列，靠攏擠緊，體積減小。體積減小。（壓縮量（壓縮量結(jié)論：結(jié)論：6l 壓縮儀示意圖壓縮儀示意圖 試驗時，豎向荷載分級施加，每級荷載下壓縮穩(wěn)定后試驗時，豎向荷載分級施加，每級荷載下壓縮穩(wěn)定后再施加下一級荷載，通過百分表測的的變形量可計算得到再施加下一級荷載，通過百分表測的的變形量可計算得到各級荷載下的孔隙比。各級荷載下的孔隙比。7 根據(jù)不同壓力根據(jù)不同壓力p作用下，達到穩(wěn)定的孔隙比作用下，達到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制，繪制e- -p曲線，曲線，稱為稱為，研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律。e0Aepp

3、ee- -p曲線曲線曲線曲線A曲線曲線B曲線曲線A壓縮性壓縮性 壓縮性不同的土，曲線形狀不同，曲線愈陡，說明在相同壓力增量壓縮性不同的土，曲線形狀不同，曲線愈陡，說明在相同壓力增量作用下，土的孔隙比減少得愈顯著，土的壓縮性愈高。作用下，土的孔隙比減少得愈顯著，土的壓縮性愈高。l e- -p曲線曲線e0B 曲線曲線B壓縮性壓縮性8評價土體的壓縮性通常有如下幾個指標(biāo)。評價土體的壓縮性通常有如下幾個指標(biāo)。n1.1.壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a，單位為，單位為MPa-1n n n2. 2. 2. 壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)CcCcCc（不予了解）（不予了解）（不予了解）（不予了解）（不予了

4、解）（不予了解）n3. 壓縮模量壓縮模量Es，單位為，單位為MPan4.4.變形模量變形模量E0（載荷實驗求得）單位為（載荷實驗求得）單位為MPa9v1.壓縮系數(shù)壓縮系數(shù) ap1p2e1e2M1M2e0epe- -p曲線曲線pepeadd1221 ppeepea1221 ppeepea斜率10不同壓力作用下，不同壓力作用下，a 的值不是一個定值。為統(tǒng)一標(biāo)的值不是一個定值。為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，工程實踐中常準(zhǔn)，工程實踐中常用用p1100kPa、 p2200kPa對應(yīng)對應(yīng)的壓縮系數(shù)的壓縮系數(shù)a1-2評價土的壓縮性。評價土的壓縮性。n a1-20.1MPa-1 低壓縮性土低壓縮性土n0.1MPa-1a1-20

5、.5MPa-1 中壓縮性土中壓縮性土n a1-20.5MPa-1 高壓縮性土高壓縮性土壓縮系數(shù)越大，土的壓縮性越？壓縮系數(shù)越大，土的壓縮性越？11v3.壓縮模量壓縮模量Es 土在土在條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或稱為側(cè)限模量?？砂聪率接嬎?。稱為側(cè)限模量?？砂聪率接嬎恪eEs11 說明：說明：土的壓縮模量土的壓縮模量Es與土的的壓縮系數(shù)與土的的壓縮系數(shù)a成反比，成反比， Es 愈大，愈大， a 愈小，土的壓縮性愈低。愈小，土的壓縮性愈低。12Vv1e1VsVsH1/(1+e1)H1Vv2e2VsVsH2/(1+e2)pH2H土樣在壓縮前后變土樣在壓

6、縮前后變形量為形量為H，整個，整個過程中土粒體積和過程中土粒體積和底面積不變。底面積不變。212211111eHHeHeH土粒高度在受壓前土粒高度在受壓前后不變后不變11112111HeeHeeeHpae111HepaH則壓縮模量為：則壓縮模量為：aeHHpEs111/13 工程上常采用工程上常采用Es1-2作為判別土的壓縮性高低的標(biāo)準(zhǔn)：作為判別土的壓縮性高低的標(biāo)準(zhǔn)：n Es1-24 MPa 高壓縮性土高壓縮性土n 4 MPaEs1-215 MPa 中等壓縮性土中等壓縮性土n Es1-215 MPa 低壓縮性土低壓縮性土144.4.變形模量變形模量E0變形模量與壓縮模量之間關(guān)系變形模量與壓縮模

7、量之間關(guān)系sEE0其中其中1212土的泊松比，一般土的泊松比，一般00.5之間之間15n一一.土的回彈與再壓縮曲線土的回彈與再壓縮曲線n三三. .土的超固結(jié)比與固結(jié)狀態(tài)土的超固結(jié)比與固結(jié)狀態(tài)n二二.土的先期固結(jié)壓力的確定土的先期固結(jié)壓力的確定16n一一.土的回彈與再壓縮土的回彈與再壓縮pe彈性變形彈性變形塑性變形塑性變形acbcb 壓縮曲線壓縮曲線回彈曲線回彈曲線再壓縮曲線再壓縮曲線n1.1.土的卸荷回彈曲線不與原土的卸荷回彈曲線不與原壓縮曲線重合，說明土不是完壓縮曲線重合，說明土不是完全彈性體，其中有一部分為不全彈性體，其中有一部分為不能恢復(fù)的塑性變形。能恢復(fù)的塑性變形。n2.2.土的再壓縮

8、曲線與原壓縮土的再壓縮曲線與原壓縮曲線是近光滑連接的。而且再曲線是近光滑連接的。而且再壓縮曲線比原壓縮曲線斜率要壓縮曲線比原壓縮曲線斜率要小得多，說明土經(jīng)過壓縮后，小得多，說明土經(jīng)過壓縮后，卸荷再壓縮時，其壓縮性明顯卸荷再壓縮時，其壓縮性明顯降低?；貜椩賶嚎s系數(shù)小于壓降低?；貜椩賶嚎s系數(shù)小于壓縮系數(shù)?？s系數(shù)。pb17n二二.土的先期固結(jié)壓力的確定土的先期固結(jié)壓力的確定先先( (前）期固結(jié)壓力前）期固結(jié)壓力pc ： 土在其生成歷史中曾受過的最大有效固結(jié)壓力，又稱土在其生成歷史中曾受過的最大有效固結(jié)壓力，又稱前期固結(jié)壓力。前期固結(jié)壓力。 土的受荷歷史是非常復(fù)雜地，所以很難精確確定先期土的受荷歷史是

9、非常復(fù)雜地，所以很難精確確定先期固結(jié)壓力的數(shù)值。固結(jié)壓力的數(shù)值。 但根據(jù)前面的分析，在壓縮試驗中，只有當(dāng)土所受到但根據(jù)前面的分析，在壓縮試驗中，只有當(dāng)土所受到的壓力大于先期固結(jié)壓力時，土樣才發(fā)生較明顯的壓縮，的壓力大于先期固結(jié)壓力時，土樣才發(fā)生較明顯的壓縮，故先期固結(jié)壓力必然應(yīng)位于故先期固結(jié)壓力必然應(yīng)位于e-lgpe-lgp曲線較平緩的前半段與較曲線較平緩的前半段與較陡的后半段交接處附近。陡的后半段交接處附近。18n三三. .土的超固結(jié)比與固結(jié)狀態(tài)土的超固結(jié)比與固結(jié)狀態(tài)n1.1.正常固結(jié)土正常固結(jié)土先期固結(jié)壓力不大于現(xiàn)時的土壓力先期固結(jié)壓力不大于現(xiàn)時的土壓力pcp0，且且p0下固結(jié)已經(jīng)完成，固

10、結(jié)已經(jīng)完成，OCR=1n2.2.超固結(jié)土超固結(jié)土先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)時的土壓力先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)時的土壓力pcp0，且且pc下已固結(jié)完成，下已固結(jié)完成，OCR1n3.3.欠欠固結(jié)土固結(jié)土先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)時的土壓先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)時的土壓力力pcp0，OCR1先期固結(jié)壓力先期固結(jié)壓力 P Pc c 與現(xiàn)在土所受的壓力與現(xiàn)在土所受的壓力 P P0 0 的比值，的比值，定義為土的超固結(jié)比，用定義為土的超固結(jié)比，用OCROCR表示。表示。0/ PPOCRc先期固結(jié)壓力可用于判斷土的固結(jié)狀態(tài)。先期固結(jié)壓力可用于判斷土的固結(jié)狀態(tài)。19第第五五章章 土的壓縮性和地基沉降土的壓縮性和地基沉降外因：主要是建筑物

11、荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力外因：主要是建筑物荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力內(nèi)因：土的孔隙壓縮變形內(nèi)因：土的孔隙壓縮變形：地基變形穩(wěn)定后基礎(chǔ)底面地基變形穩(wěn)定后基礎(chǔ)底面 （地基表面）的沉降量。（地基表面）的沉降量。 預(yù)測建筑物建成之后將產(chǎn)生的最終沉降量，預(yù)測建筑物建成之后將產(chǎn)生的最終沉降量，可以判斷地基變形值是否超過允許的范圍，以便可以判斷地基變形值是否超過允許的范圍，以便在建筑物設(shè)計和施工時，采取相應(yīng)的工程措施來在建筑物設(shè)計和施工時，采取相應(yīng)的工程措施來保證建筑物的安全。保證建筑物的安全。2021第第五五章章 土的壓縮性和地基沉降土的壓縮性和地基沉降22第第五五章章 土的壓縮性和地基沉降土的壓縮性和地基沉降1 1、

12、計算原理、計算原理 將地基土分為若干水平土層，各土層的厚度分將地基土分為若干水平土層，各土層的厚度分別為別為h h1 1，h h2 2，h h3 3，h hn n。分別計算每層土的壓縮量。分別計算每層土的壓縮量s s1 1,s,s2 2,s,s3 3, , s sn n，然后累加起來即為地基土的總沉，然后累加起來即為地基土的總沉降量降量S S。 為了能應(yīng)用地基中的附加應(yīng)力計算公式和室內(nèi)為了能應(yīng)用地基中的附加應(yīng)力計算公式和室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗的指標(biāo)，需要做一些假定。側(cè)限壓縮試驗的指標(biāo)，需要做一些假定。23地基土的變形為地基土的變形為側(cè)限變形，無側(cè)側(cè)限變形，無側(cè)限膨脹?？刹捎孟夼蛎??？刹捎脡嚎s實驗參數(shù)

13、計壓縮實驗參數(shù)計算。算。取基礎(chǔ)中心點取基礎(chǔ)中心點下附加應(yīng)力進下附加應(yīng)力進行計算，此處行計算，此處最大。最大。地基土均勻、等向地基土均勻、等向，半無限。應(yīng)力應(yīng)，半無限。應(yīng)力應(yīng)變線性關(guān)系。彈性變線性關(guān)系。彈性理論求解。理論求解。沉降計算深度取沉降計算深度取受壓層深度。若受壓層深度。若以下有軟土，則以下有軟土，則至軟土層底。至軟土層底。24首先計算各分首先計算各分層的沉降量；層的沉降量；各分層沉降量各分層沉降量的和即為基礎(chǔ)最的和即為基礎(chǔ)最終沉降量。終沉降量。計算沉降量計算沉降量4每層土厚度每層土厚度hi不大于不大于0.4b；天然層面及地天然層面及地下水位面皆應(yīng)作下水位面皆應(yīng)作為分層界面。為分層界面。

14、分層分層3計算并繪制自計算并繪制自重應(yīng)力曲線；重應(yīng)力曲線；算基底壓力及算基底壓力及基底附加應(yīng)力；基底附加應(yīng)力；計算并繪制地計算并繪制地基附加應(yīng)力曲線基附加應(yīng)力曲線。由自重應(yīng)力和由自重應(yīng)力和附加應(yīng)力兩條分附加應(yīng)力兩條分布曲線確定。布曲線確定。一般土一般土z=0.2cz繪制應(yīng)力分布曲線繪制應(yīng)力分布曲線1確定計算深度確定計算深度225 一般取附加應(yīng)力與自一般取附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值為重應(yīng)力的比值為20處，即處，即z=0.2cz處的深度作為沉處的深度作為沉降計算深度的下限。若遇軟降計算深度的下限。若遇軟土，延伸至軟土層底面。土，延伸至軟土層底面。 對于對于，取，取z=0.1c處，若沉降深度范圍內(nèi)存在

15、處，若沉降深度范圍內(nèi)存在基巖時，計算至基巖時，計算至為為止。止。d地基沉降計算深度地基沉降計算深度cz線線z線線z=0.2czz=0.1cz26isiziihEsiiiiiheees1211iziiheas）（11 niinssssss1321isiziihEsiziiheas）（112728由來由來 經(jīng)過沉降觀測發(fā)現(xiàn)，分層總和法計算的最終沉降量，經(jīng)過沉降觀測發(fā)現(xiàn)，分層總和法計算的最終沉降量，只較好的適用于中等地基，而對于軟弱地基與堅實地基只較好的適用于中等地基，而對于軟弱地基與堅實地基則存在偏小和偏大的缺點。因此，為了使計算值與觀測則存在偏小和偏大的缺點。因此，為了使計算值與觀測值相符，且同

16、時簡化計算過程，規(guī)范提出了改進的值相符，且同時簡化計算過程，規(guī)范提出了改進的分層總和法。分層總和法。 1 1、為使計算值與實測值更相符，引入經(jīng)驗系數(shù)、為使計算值與實測值更相符，引入經(jīng)驗系數(shù) ，軟弱地基軟弱地基 大于大于1 1，對于堅實地基，對于堅實地基 小于小于1 1。 2 2、為使計算簡便，引入平均附加應(yīng)力系數(shù)。、為使計算簡便，引入平均附加應(yīng)力系數(shù)。sss29)(1110iiiinisisszzEpsszi、zi-1基礎(chǔ)底面至第基礎(chǔ)底面至第i層土、第層土、第i-1層土底面的距離層土底面的距離(m)i、i-1基礎(chǔ)底面至第基礎(chǔ)底面至第i層土、第層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)層土底面

17、范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)地基最終沉降量修正公式地基最終沉降量修正公式30注：注：1. 1. 為變形計算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值，應(yīng)按下式計算：為變形計算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值，應(yīng)按下式計算：_sEsiiisEAAE_式中：式中：Ai 為第為第 i 層土附加應(yīng)力系數(shù)沿厚度的積分值。層土附加應(yīng)力系數(shù)沿厚度的積分值。2. 2. fak 為地基承載力的特征值。為地基承載力的特征值。3132l 當(dāng)確定沉降計算深度下有軟弱土層時，尚應(yīng)向當(dāng)確定沉降計算深度下有軟弱土層時，尚應(yīng)向下繼續(xù)計算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計算下繼續(xù)計算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計算沉降量也滿足上式；沉降量也滿足上式；l

18、若計算深度范圍內(nèi)存在基巖，若計算深度范圍內(nèi)存在基巖，zn可取至基巖表面可取至基巖表面為止。為止。l 當(dāng)存在較厚的堅硬粘土層，其孔隙比小于當(dāng)存在較厚的堅硬粘土層，其孔隙比小于0.50.5、壓縮模量大于壓縮模量大于50MPa50MPa，或存在較厚的密實砂卵石層，或存在較厚的密實砂卵石層，其壓縮模量大于其壓縮模量大于80MPa80MPa時，計算深度可取至該層土表時，計算深度可取至該層土表面。面。3334第第五五章章 土的壓縮性和地基沉降土的壓縮性和地基沉降透水性好，透水性好，水易于排出水易于排出壓縮穩(wěn)定壓縮穩(wěn)定很快完成很快完成粘性土（尤其飽和的）粘性土（尤其飽和的）無粘性土無粘性土透水性差，透水性差，水不易排出水不易排出壓縮穩(wěn)定壓縮穩(wěn)定需要很長一段時間需要很長一段時間35第第五五章章 土的壓縮性和地基沉降土的壓縮性和地基沉降36一、飽和土的滲透固結(jié)一、