地基沉降計(jì)算（44頁(yè)清楚明了）

1、第四章地基的沉降第一節(jié) 土的壓縮特性第二節(jié) 地基最終沉降量的計(jì)算第三節(jié) 單向固結(jié)理論第四節(jié) 固結(jié)沉降隨時(shí)間變化的預(yù)測(cè)第五節(jié) 與固結(jié)相關(guān)的施工方法荷載作用下土體的壓縮性;土的壓縮試驗(yàn)和固結(jié)試驗(yàn);地基最終沉降量的計(jì)算; 土的變形與時(shí)間關(guān)系(一維固結(jié)理論)。主要內(nèi)容:重點(diǎn)：土的壓縮性和壓縮性指標(biāo)的確定;計(jì)算基礎(chǔ)沉降的分層總和法和規(guī)范法;了解固結(jié)原理和固結(jié)隨時(shí)間變化的概念.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土的特點(diǎn)（碎散、三相）沉降具有時(shí)間效應(yīng)沉降速率工程實(shí)例問(wèn)題：沉降2.2米，且左右

2、兩部分存在明顯的沉降差。左側(cè)建筑物于1969年加固。墨西哥某宮殿左部：1709年；右部：1622年；地基：20多米厚的粘土由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸基坑開(kāi)挖，引起陽(yáng)臺(tái)裂縫修建新建筑物：引起原有建筑物開(kāi)裂比薩斜塔地基的不均勻沉降4.1 土的壓縮性土壓縮性的組成固體土顆粒被壓縮土中水及封閉氣體被壓縮水和氣體從孔隙中被擠出土體在壓力作用下體積減小的特性稱為土的壓縮性水槽內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水石試樣傳壓板百分表施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定逐級(jí)加大荷載測(cè)定：軸向應(yīng)力軸向變形試驗(yàn)結(jié)果：一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)壓縮試驗(yàn)中,土樣的變化和計(jì)算方法：受荷后土樣的高度變化: 設(shè)初始高度H0,受壓后的高度Hi,則Hi=H0

3、Si, Si為每級(jí)荷載作用下的變形量.求土樣穩(wěn)定后的孔隙比ei: 加荷前Vs=H0/(1+ e0)(設(shè)土樣橫截面積為1),加荷后Vs=Hi/(1+ei).試驗(yàn)過(guò)程中的兩個(gè)基本條件:受壓前后土粒體積不變和土樣橫截面面積不變。壓縮曲線的繪制方式e - 曲線e - lg曲線01002003004000.60.70.80.91.0ee - 曲線10010000.60.70.80.9eCc11Cee - lg曲線二、壓縮性指標(biāo)，KPa-1或MPa-11、壓縮系數(shù)： 壓縮曲線上任一點(diǎn)的切線斜率a的值，稱為土的壓縮系數(shù)。實(shí)際工程中，往往用割線斜率表示：01002003004000.60.70.80.91.0

4、ea1-2常用作比較土的壓縮性大小土的類別a1-2 (MPa-1)高壓縮性土0.5中壓縮性土0.1-0.5低壓縮性土0.12、壓縮指數(shù)Cc：10010000.60.70.80.9eCc11Ce壓縮指數(shù)Ce回彈指數(shù)（再壓縮指數(shù)）Ce 1 硬粘土（應(yīng)力擴(kuò)散）S偏大, s1沉降經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)1.計(jì)算原理設(shè)地基土層均質(zhì)、壓縮模量不隨深度變化，則：:深度Z范圍內(nèi)豎向附加應(yīng)力面積A的等代值:深度Z范圍內(nèi)豎向附加應(yīng)力系數(shù),，A應(yīng)力面積規(guī)范法地基沉降計(jì)算簡(jiǎn)圖：2.地基沉降深度計(jì)算對(duì)于地基的計(jì)算深度，即受壓層深度，可分兩種情況：無(wú)相鄰荷載的基礎(chǔ)中點(diǎn)下:式中b-基礎(chǔ)寬度，適用于1m50m范圍。存在相鄰荷載影響:：在

5、計(jì)算深度zn范圍內(nèi)，第i層土的沉降值：在zn處向上取厚度z土層的計(jì)算沉降量， z按規(guī)定確定。計(jì)算層厚度 z值的選?。?.3 單向固結(jié)理論一、飽和土的滲透固結(jié) 實(shí)踐背景：大面積均布荷載p不透水巖層飽和壓縮層z=pp側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)1、一維滲流固結(jié)理論（Terzaghi滲流固結(jié)理論） 物理模型ppp附加應(yīng)力:z=p超靜孔壓: u = z=p有效應(yīng)力:z=0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)保持不變；

6、壓縮系數(shù)a是常數(shù)?；炯俣ǎ呵蠼馑悸罚嚎倯?yīng)力已知有效應(yīng)力原理超靜孔隙水壓力的時(shí)空分布 數(shù)學(xué)模型建立方程：微小單元（11dz）微小時(shí)段（dt）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不透水巖層飽和壓縮層z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) 線性齊次拋物線型微分

7、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。（1）求解思路：求解方程：不透水巖層飽和壓縮層z=pp0 z H:u=pz=0: u=0z=H: uz 0 z H: u=0（2）邊界、初始條件：z(3) 微分方程的解時(shí)間因數(shù)m1，3，5，70 z H:u=pz=0: u=0z=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)程度H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zz排水面不透水層排水面排水面滲流滲流滲流Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=Tv=0Tv=0.05Tv=0.

8、2Tv=0.7Tv=u0=pu0=p時(shí)間因數(shù)m1，3，5，7HH4.4 固結(jié)沉降隨時(shí)間變化的預(yù)測(cè)一、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1、基本概念2、平均固結(jié)度Ut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在時(shí)間t的沉降與最終沉降量之比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Tv反映固結(jié)程度不透水邊界透水邊界滲流123固結(jié)度Uz與時(shí)間因數(shù)Tv的關(guān)系曲線（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)力還不接近零應(yīng)力分布：12534基本情況：不透水邊界透水邊界（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值透水邊界應(yīng)力分布：12534基本情況：透水邊界H二、有關(guān)沉降時(shí)間的工程問(wèn)題1、次固結(jié)沉降問(wèn)題2、根據(jù)前一階段測(cè)定的沉降時(shí)間曲線，推算以后的沉降時(shí)間關(guān)系3、與固結(jié)相關(guān)的施工方法見(jiàn)教材P105-107土的壓縮性測(cè)試方法一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)及其表示方法一維壓縮性及其指