4-土的壓縮性及變形計算課件

第四章土的壓縮性及變形計算第四章土的壓縮性及變形計算§4.1土的壓縮性一、基本概念土體在壓力作用下體積減小的特性稱為土的壓縮性。地基土層發(fā)生變形的主要因素內(nèi)因：土具有壓縮性外因：主要是建筑物荷載的作用建筑物荷載作用，這是普遍存在的因素地下水位大幅度下降施工影響，基槽持力層土的結(jié)構(gòu)擾動振動影響，產(chǎn)生震沉浸水下沉，如黃土濕陷，填土下沉土體壓縮性——土在壓力（附加應(yīng)力或自重應(yīng)力）作用下體積縮小的特性。通常，均認(rèn)為土體壓縮完全是由于土中孔隙體積減小的結(jié)果。土的固結(jié)——土體在壓力作用下其壓縮量隨時間增長的過程。§4.1土的壓縮性一、基本概念土體在壓力作用下體積減小的特土壓縮的原因固體土顆粒本身被壓縮土空隙中水及封閉氣體被壓縮水和氣體從孔隙中被擠出略去不計

土體在外力作用下，壓縮變形隨時間增長的過程，稱為土的固結(jié)。透水性大排水快壓縮過程短變形穩(wěn)定透水性小排水慢壓縮過程長變形漸長土壓縮的原因固體土顆粒本身被壓縮土空隙中水及封閉氣體被壓縮水二、壓縮試驗和壓縮性指標(biāo)土的室內(nèi)壓縮試驗是用側(cè)限壓縮儀(又稱固結(jié)儀)來進(jìn)行的，亦稱土的側(cè)限壓縮試驗或固結(jié)試驗，儀器構(gòu)造如圖所示。（一）壓縮試驗二、壓縮試驗和壓縮性指標(biāo)土的室內(nèi)壓縮試驗是用側(cè)限壓縮固結(jié)試驗：用金屬環(huán)刀切取保持天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，并置于圓筒形壓縮容器的剛性護(hù)環(huán)內(nèi)，土樣上下各墊一塊透水石，土樣受壓后土中水可以自由排出。土樣在天然狀態(tài)下或經(jīng)人工飽和后，進(jìn)行逐級加壓固結(jié)，以便測定各級壓力作用下土樣壓縮穩(wěn)定后的孔隙比變化，進(jìn)而得到表示土的孔隙比e與壓力p的壓縮關(guān)系曲線。水槽內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水石試樣傳壓板百分表固結(jié)試驗：用金屬環(huán)刀切取保持天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，并置利用受壓前后土粒體積不變和土樣橫截面面積不變的兩個條件，得出：土樣壓縮穩(wěn)定后孔隙比ei

Vv0＝e0Vs0＝1h0/(1+e0)h0Vvi＝eiVsi＝1hi/(1+ei)phi△Si由于逐級施加荷載，在不同壓力p作用下可得到相應(yīng)的孔隙比e，根據(jù)一一對應(yīng)關(guān)系，以橫坐標(biāo)表示壓力，以縱坐標(biāo)表示孔隙比，繪制e-p曲線，稱為壓縮曲線。利用受壓前后土粒體積不變和土樣橫截面面積不變的兩個條件，得出曲線愈陡，說明隨著壓力的增加，土孔隙比的減小愈顯著，因而土的壓縮性愈高。壓縮曲線的繪制方式曲線愈陡，說明隨著壓力的增加，土孔隙比的減小愈顯著，1、壓縮系數(shù)a

e-p曲線在壓力p1（土體自重應(yīng)力）變到p2（土體自重應(yīng)力和附加應(yīng)力之和）時，其對應(yīng)的曲線段，可近似看作直線，這段直線的斜率（曲線上任意兩點割線的斜率

）稱為土的壓縮系數(shù)。p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲線△p△eα（二）壓縮性指標(biāo)1、壓縮系數(shù)ae-p曲線在壓力p1（土體自重應(yīng)力）變到p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<0.1從曲線得知：a不是一個常數(shù)，與p1、p2的取值有關(guān)，《規(guī)范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa對應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2評價土的壓縮性p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲線△p△eα土的類別a1-2(MPa-1)高壓縮性土≥0.5中壓縮性土【例】某工程鉆孔3號土樣3-1粉質(zhì)黏土和3-2淤泥質(zhì)黏土的壓縮試驗數(shù)據(jù)列于下表，試計算壓縮系數(shù)，并評價其壓縮性。壓縮試驗數(shù)據(jù)垂直壓力（kPa）050100200300400孔隙比土樣3－10.8660.7990.7700.7360.7210.714土樣3－21.0850.9600.8900.8030.7480.707因為，故該土屬于中壓縮性土因為，故該土屬于高壓縮性土解：土樣3-1：土樣3-2：【例】某工程鉆孔3號土樣3-1粉質(zhì)黏土和3-2淤泥質(zhì)黏土的2、壓縮指數(shù)Cc土的類別Cc高壓縮性土≥0.4中壓縮性土0.2～0.4低壓縮性土<0.22、壓縮指數(shù)Cc土的類別Cc高壓縮性土≥0.4中壓縮性土0.3、壓縮模量Es土在完全側(cè)限條件下豎向應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變增量的比值。側(cè)限壓縮模量單位：Mpa，

Kpae1:相應(yīng)于壓力p1的孔隙比：a:相應(yīng)于壓力p1增加至p2時的壓縮系數(shù)土的類別

ES(MPa-1)低壓縮性土≥15中壓縮性土4～15高壓縮性土≤43、壓縮模量Es土在完全側(cè)限條件下豎向應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變增量的【例】對一黏土試樣進(jìn)行側(cè)限壓縮試驗，測得當(dāng)和時，土樣相應(yīng)空隙比分別為和，試計算和，并評價該土的壓縮性。解：因為，故該土屬于中壓縮性土【例】對一黏土試樣進(jìn)行側(cè)限壓縮試驗，測得當(dāng)4、土的回彈再壓縮曲線4、土的回彈再壓縮曲線三、應(yīng)力歷史對土壓縮性的影響

應(yīng)力歷史是土體在歷史上曾經(jīng)受到過的應(yīng)力狀態(tài)。

固結(jié)應(yīng)力是指能夠使土體產(chǎn)生固結(jié)或壓縮的應(yīng)力。

前期固結(jié)應(yīng)力pc：土在應(yīng)力歷史上（固結(jié)過程中）所受到的最大有效應(yīng)力。

超固結(jié)比OCR

：前期固結(jié)應(yīng)力與現(xiàn)有的自重應(yīng)力之比,即OCR=

pc/p1。應(yīng)力歷史的幾個概念三、應(yīng)力歷史對土壓縮性的影響

應(yīng)力歷史是土體在歷史上根據(jù)先期固結(jié)壓力劃分的三類沉積土層1、正常固結(jié)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(yīng)力；2、超固結(jié)土

OCR>1，OCR愈大，土受到超固結(jié)作用愈強(qiáng)，其它條件相同，壓縮性愈低；根據(jù)先期固結(jié)壓力劃分的三類沉積土層1、正常固結(jié)土2、超固結(jié)土3、欠固結(jié)土

OCR<1，土在自重作用下還沒有完全固結(jié)，土的固結(jié)應(yīng)力末全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，即尚有一部分由孔隙水所承擔(dān)，即pc<p1,如人工填土或新近沉積粘性土。4-土的壓縮性及變形計算課件兩種常用方法：1、分層總和法2、地基規(guī)范法

地基土層在建筑物荷載作用下，不斷產(chǎn)生壓縮，直至壓縮穩(wěn)定后地基表面的沉降量稱為地基的最終沉降量，或基礎(chǔ)的最終沉降?！?.2

地基沉降量的計算兩種常用方法：地基土層在建筑物荷載作用下，不斷產(chǎn)生壓縮1、基本假定一、分層總和法1）假定地基每一分層均質(zhì)，且應(yīng)力沿厚度均勻分布；2)在建筑物荷載作用下，地基土層只產(chǎn)生豎向壓縮變形，不發(fā)生側(cè)向膨脹變形；3)采用基底中心點下的附加應(yīng)力計算地基變形量，且地基任意深度處的附加應(yīng)力等于基底中心點下該深度處的附加應(yīng)力值；4）地基變形發(fā)生在有限深度范圍內(nèi)；5）地基最終沉降量等于各分層沉降量之和。1、基本假定一、分層總和法1）假定地基每一分層均質(zhì)，且應(yīng)力沿2、計算步驟：(b)分別計算每分層界面處的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力，并畫出應(yīng)力圖形(c)確定地基沉降計算深度zn。采用應(yīng)力比:(a)地基土分層，根據(jù)實際將地基土分成若干薄層hi①不同土層界面；②地下水位標(biāo)高處；③每層厚度≤0.4b(基礎(chǔ)寬度）；(f)計算地基最終沉降量，實際就是將各薄層土沉降量之和S=Si(d)計算每薄層土沉降量Si①一般土層：σz/σcz≤0.2；②軟粘土層：σz/σcz≤0.1

；自重應(yīng)力d地面基底pp0d附加應(yīng)力壓縮層下限(沉降計算深度）czizihizn2、計算步驟：(b)分別計算每分層界面處的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力3、計算公式：最終沉降量：各分層沉降量：e1i———由第i層的自重應(yīng)力均值從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比e2i———由第i層的自重應(yīng)力均值與附加應(yīng)力均值之和從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙Esi———第i分層土的壓縮模量；σzi———第i層土上下層面所受附加應(yīng)力的平均值。3、計算公式：最終沉降量：各分層沉降量：e1i———由第i層【例】有一矩形基礎(chǔ)放置在均質(zhì)粘土層上，如圖所示?；A(chǔ)長度L=10m，寬度B=5m，埋置深度D=1.5m，其上作用著中心荷載P=10000kN。地基土的重度為20kN/m3，飽和重度21kN/m3，土的壓縮曲線如圖（b）所示。若地下水位距基底2.5m，試求基礎(chǔ)中心點的沉降量。【例】有一矩形基礎(chǔ)放置在均質(zhì)粘土層上，如圖所示?；A(chǔ)長度L=解：（1）計算基底壓力pk和基底附加壓力p0（2）分層。基底寬度b=5m，取0.4b=2m。由于地下水位距離基底2.5m，將其分為1m和1.5m，其下每層為2m。（3）計算各分層層面處土的自重應(yīng)力（計算過程略，結(jié)果見表）解：（1）計算基底壓力pk和基底附加壓力p0（2）分層。基底（4）計算各層層面處的附加應(yīng)力由于基礎(chǔ)底面為矩形，求基礎(chǔ)中心點以下應(yīng)力，查表時，取b=2.5m，l=5m，l/b=2，根據(jù)各點z值，查得值，求26.40.0332.05.012.5735.20.0442.04.210.5648.80.0612.03.48.5571.20.0892.02.66.54106.40.1332.01.84.531600.2002.01.02.52195.20.2442.00.41.012000.2502.0000(kpa)l/bz/bz(m)位置（4）計算各層層面處的附加應(yīng)力26.40.0332.05.0（5）確定壓縮層厚度在深度為12.5m處，，滿足要求，所以壓縮層厚度為12.5m。（6）計算壓縮層內(nèi)各分層的自重應(yīng)力平均值和平均附加應(yīng)力值，并求出和（7）從e—p曲線上根據(jù)和查出相應(yīng)的和值。（8）計算各層在側(cè)限條件下的壓縮量（9）計算基礎(chǔ)的最終沉降量s（5）確定壓縮層厚度（6）計算壓縮層內(nèi)各分層的自重應(yīng)力平均值點00302001.040197.6237.60.9450.87038.5611.050195.21.565177.6142.60.9250.87042.8622.5801602.091133.2224.20.9100.87239.5634.5102106.42.011388.8201.80.8920.87517.9746.512471.22.0135601950.8850.8787.4358.514648.82.0157421970.8780.8756.83610.516835.22.017930.8209.80.8730.8733.20712.519026.4計算結(jié)果見表點00302001.040197.6237.60.9450.二、應(yīng)力面積法計算沉降量

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》所推薦的地基最終沉降量計算方法是另一種形式的分層總和法。它也采用側(cè)限條件的壓縮性指標(biāo)，并運(yùn)用了平均附加應(yīng)力系數(shù)計算；還規(guī)定了地基沉降計算深度的標(biāo)準(zhǔn)以及提出了地基的沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，使得計算成果接近于實測值。

平均附加應(yīng)力系數(shù)的物理意義：分層總和法中地基附加應(yīng)力按均質(zhì)地基計算，即地基土的壓縮模量Es不隨深度而變化。從基底至地基任意深度z范圍內(nèi)的壓縮量為：

二、應(yīng)力面積法計算沉降量《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》《規(guī)范》推薦公式由上式乘以沉降計算經(jīng)驗系數(shù)ψs，即為《規(guī)范》推薦的沉降計算公式：式中：ψs--沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，應(yīng)根據(jù)同類地區(qū)已有房屋和構(gòu)筑物實測最終沉降量與計算沉降量對比確定，查書98表5-2《規(guī)范》推薦公式地基受壓層計算深度的確定計算深度zn可按下述方法確定：1）規(guī)范規(guī)定應(yīng)滿足下式要求：式中：△Sn′--在深度zn處，向上取計算厚度為△z的計算變形值；△z查97表5-1；△Si′--在深度zn范圍內(nèi)，第i層土的計算變形量。如確定的沉降計算深度下部仍有較軟弱土層時,應(yīng)繼續(xù)往下計算,同樣也應(yīng)滿足上式。地基受壓層計算深度的確定式中：△Sn′--在深度zn處，向上2）對無相鄰荷載的獨立基礎(chǔ)，可按下列簡化的經(jīng)驗公式確定沉降計算深度zn：在計算深度范圍內(nèi)存在基巖時，取至基巖表面。2）對無相鄰荷載的獨立基礎(chǔ)，可按下列簡化的經(jīng)驗公式確定沉降計例題：F=1800kN1.5m2.4m3.2m1.8m0.6m粘土粉土淤泥質(zhì)粘土粉土如圖，基礎(chǔ)底面尺寸為4.8×3.2m2，F(xiàn)=1800kN，地基土層分層及各層土側(cè)限壓縮模量見圖中數(shù)據(jù)，用應(yīng)力面積法求基礎(chǔ)中點的沉降量?！窘狻浚?）基底附加壓力（2）取計算深度為8m，計算過程見表，計算沉降量為123.4mm。例題：F=1800kN1.5m2.4m3.2m1.8m0.6(m)(MPa)(mm)(mm)0.01.50.01.00000.0002.41.51.50.84322.0242.0243.6666.366.35.61.53.50.55683.1181.0942.6050.5116.87.41.54.60.45803.3890.2716.205.3122.18.01.55.00.43203.4560.0676.201.3123.4（3）確定沉降計算深度zn根據(jù)b=3.2m查表可得△z

＝0.6m相應(yīng)于往上取△z厚度范圍（即7.4～8.0m深度范圍）的土層計算沉降量為l.3mm≤0.025×123.4mm=3.08mm，滿足要求，故沉降計算深度可取為8m。0.01.50.01.00000.0002.41.51.50（4）確定修正系數(shù)

由于p0≤0.75fk=135kPa，查表4-4得：

=1.04（5）計算基礎(chǔ)中點最終沉降量s（4）確定修正系數(shù)

由于p0≤0.75fk=135kPa，三、分層總和法與應(yīng)力面積法的比較計算量及計算精度沉降計算深度確定經(jīng)驗修正分層總和法附加應(yīng)力按線性計算，誤差大，計算量大比較自重應(yīng)力與附加應(yīng)力的大小確定計算深度無應(yīng)力面積法考慮了附加應(yīng)力非線性分布，引入平均附加應(yīng)力系數(shù)，計算量小比較第n層沉降與總沉降大小確定，更為合理提出了沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，綜合考慮了多種因素影響，使結(jié)果更接近實際所以，應(yīng)力面積法是一種簡化并經(jīng)過修正的分層總和法，是《規(guī)范》規(guī)定的計算地基最終沉降量的方法。三、分層總和法與應(yīng)力面積法的比較計算量及沉降計算經(jīng)驗修正分第四章土的壓縮性及變形計算第四章土的壓縮性及變形計算§4.1土的壓縮性一、基本概念土體在壓力作用下體積減小的特性稱為土的壓縮性。地基土層發(fā)生變形的主要因素內(nèi)因：土具有壓縮性外因：主要是建筑物荷載的作用建筑物荷載作用，這是普遍存在的因素地下水位大幅度下降施工影響，基槽持力層土的結(jié)構(gòu)擾動振動影響，產(chǎn)生震沉浸水下沉，如黃土濕陷，填土下沉土體壓縮性——土在壓力（附加應(yīng)力或自重應(yīng)力）作用下體積縮小的特性。通常，均認(rèn)為土體壓縮完全是由于土中孔隙體積減小的結(jié)果。土的固結(jié)——土體在壓力作用下其壓縮量隨時間增長的過程。§4.1土的壓縮性一、基本概念土體在壓力作用下體積減小的特土壓縮的原因固體土顆粒本身被壓縮土空隙中水及封閉氣體被壓縮水和氣體從孔隙中被擠出略去不計

土體在外力作用下，壓縮變形隨時間增長的過程，稱為土的固結(jié)。透水性大排水快壓縮過程短變形穩(wěn)定透水性小排水慢壓縮過程長變形漸長土壓縮的原因固體土顆粒本身被壓縮土空隙中水及封閉氣體被壓縮水二、壓縮試驗和壓縮性指標(biāo)土的室內(nèi)壓縮試驗是用側(cè)限壓縮儀(又稱固結(jié)儀)來進(jìn)行的，亦稱土的側(cè)限壓縮試驗或固結(jié)試驗，儀器構(gòu)造如圖所示。（一）壓縮試驗二、壓縮試驗和壓縮性指標(biāo)土的室內(nèi)壓縮試驗是用側(cè)限壓縮固結(jié)試驗：用金屬環(huán)刀切取保持天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，并置于圓筒形壓縮容器的剛性護(hù)環(huán)內(nèi)，土樣上下各墊一塊透水石，土樣受壓后土中水可以自由排出。土樣在天然狀態(tài)下或經(jīng)人工飽和后，進(jìn)行逐級加壓固結(jié)，以便測定各級壓力作用下土樣壓縮穩(wěn)定后的孔隙比變化，進(jìn)而得到表示土的孔隙比e與壓力p的壓縮關(guān)系曲線。水槽內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水石試樣傳壓板百分表固結(jié)試驗：用金屬環(huán)刀切取保持天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，并置利用受壓前后土粒體積不變和土樣橫截面面積不變的兩個條件，得出：土樣壓縮穩(wěn)定后孔隙比ei

Vv0＝e0Vs0＝1h0/(1+e0)h0Vvi＝eiVsi＝1hi/(1+ei)phi△Si由于逐級施加荷載，在不同壓力p作用下可得到相應(yīng)的孔隙比e，根據(jù)一一對應(yīng)關(guān)系，以橫坐標(biāo)表示壓力，以縱坐標(biāo)表示孔隙比，繪制e-p曲線，稱為壓縮曲線。利用受壓前后土粒體積不變和土樣橫截面面積不變的兩個條件，得出曲線愈陡，說明隨著壓力的增加，土孔隙比的減小愈顯著，因而土的壓縮性愈高。壓縮曲線的繪制方式曲線愈陡，說明隨著壓力的增加，土孔隙比的減小愈顯著，1、壓縮系數(shù)a

e-p曲線在壓力p1（土體自重應(yīng)力）變到p2（土體自重應(yīng)力和附加應(yīng)力之和）時，其對應(yīng)的曲線段，可近似看作直線，這段直線的斜率（曲線上任意兩點割線的斜率

）稱為土的壓縮系數(shù)。p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲線△p△eα（二）壓縮性指標(biāo)1、壓縮系數(shù)ae-p曲線在壓力p1（土體自重應(yīng)力）變到p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<0.1從曲線得知：a不是一個常數(shù)，與p1、p2的取值有關(guān)，《規(guī)范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa對應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2評價土的壓縮性p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲線△p△eα土的類別a1-2(MPa-1)高壓縮性土≥0.5中壓縮性土【例】某工程鉆孔3號土樣3-1粉質(zhì)黏土和3-2淤泥質(zhì)黏土的壓縮試驗數(shù)據(jù)列于下表，試計算壓縮系數(shù)，并評價其壓縮性。壓縮試驗數(shù)據(jù)垂直壓力（kPa）050100200300400孔隙比土樣3－10.8660.7990.7700.7360.7210.714土樣3－21.0850.9600.8900.8030.7480.707因為，故該土屬于中壓縮性土因為，故該土屬于高壓縮性土解：土樣3-1：土樣3-2：【例】某工程鉆孔3號土樣3-1粉質(zhì)黏土和3-2淤泥質(zhì)黏土的2、壓縮指數(shù)Cc土的類別Cc高壓縮性土≥0.4中壓縮性土0.2～0.4低壓縮性土<0.22、壓縮指數(shù)Cc土的類別Cc高壓縮性土≥0.4中壓縮性土0.3、壓縮模量Es土在完全側(cè)限條件下豎向應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變增量的比值。側(cè)限壓縮模量單位：Mpa，

Kpae1:相應(yīng)于壓力p1的孔隙比：a:相應(yīng)于壓力p1增加至p2時的壓縮系數(shù)土的類別

ES(MPa-1)低壓縮性土≥15中壓縮性土4～15高壓縮性土≤43、壓縮模量Es土在完全側(cè)限條件下豎向應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變增量的【例】對一黏土試樣進(jìn)行側(cè)限壓縮試驗，測得當(dāng)和時，土樣相應(yīng)空隙比分別為和，試計算和，并評價該土的壓縮性。解：因為，故該土屬于中壓縮性土【例】對一黏土試樣進(jìn)行側(cè)限壓縮試驗，測得當(dāng)4、土的回彈再壓縮曲線4、土的回彈再壓縮曲線三、應(yīng)力歷史對土壓縮性的影響

應(yīng)力歷史是土體在歷史上曾經(jīng)受到過的應(yīng)力狀態(tài)。

固結(jié)應(yīng)力是指能夠使土體產(chǎn)生固結(jié)或壓縮的應(yīng)力。

前期固結(jié)應(yīng)力pc：土在應(yīng)力歷史上（固結(jié)過程中）所受到的最大有效應(yīng)力。

超固結(jié)比OCR

：前期固結(jié)應(yīng)力與現(xiàn)有的自重應(yīng)力之比,即OCR=

pc/p1。應(yīng)力歷史的幾個概念三、應(yīng)力歷史對土壓縮性的影響

應(yīng)力歷史是土體在歷史上根據(jù)先期固結(jié)壓力劃分的三類沉積土層1、正常固結(jié)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(yīng)力；2、超固結(jié)土

OCR>1，OCR愈大，土受到超固結(jié)作用愈強(qiáng)，其它條件相同，壓縮性愈低；根據(jù)先期固結(jié)壓力劃分的三類沉積土層1、正常固結(jié)土2、超固結(jié)土3、欠固結(jié)土

OCR<1，土在自重作用下還沒有完全固結(jié)，土的固結(jié)應(yīng)力末全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，即尚有一部分由孔隙水所承擔(dān)，即pc<p1,如人工填土或新近沉積粘性土。4-土的壓縮性及變形計算課件兩種常用方法：1、分層總和法2、地基規(guī)范法

地基土層在建筑物荷載作用下，不斷產(chǎn)生壓縮，直至壓縮穩(wěn)定后地基表面的沉降量稱為地基的最終沉降量，或基礎(chǔ)的最終沉降?！?.2

地基沉降量的計算兩種常用方法：地基土層在建筑物荷載作用下，不斷產(chǎn)生壓縮1、基本假定一、分層總和法1）假定地基每一分層均質(zhì)，且應(yīng)力沿厚度均勻分布；2)在建筑物荷載作用下，地基土層只產(chǎn)生豎向壓縮變形，不發(fā)生側(cè)向膨脹變形；3)采用基底中心點下的附加應(yīng)力計算地基變形量，且地基任意深度處的附加應(yīng)力等于基底中心點下該深度處的附加應(yīng)力值；4）地基變形發(fā)生在有限深度范圍內(nèi)；5）地基最終沉降量等于各分層沉降量之和。1、基本假定一、分層總和法1）假定地基每一分層均質(zhì)，且應(yīng)力沿2、計算步驟：(b)分別計算每分層界面處的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力，并畫出應(yīng)力圖形(c)確定地基沉降計算深度zn。采用應(yīng)力比:(a)地基土分層，根據(jù)實際將地基土分成若干薄層hi①不同土層界面；②地下水位標(biāo)高處；③每層厚度≤0.4b(基礎(chǔ)寬度）；(f)計算地基最終沉降量，實際就是將各薄層土沉降量之和S=Si(d)計算每薄層土沉降量Si①一般土層：σz/σcz≤0.2；②軟粘土層：σz/σcz≤0.1

；自重應(yīng)力d地面基底pp0d附加應(yīng)力壓縮層下限(沉降計算深度）czizihizn2、計算步驟：(b)分別計算每分層界面處的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力3、計算公式：最終沉降量：各分層沉降量：e1i———由第i層的自重應(yīng)力均值從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比e2i———由第i層的自重應(yīng)力均值與附加應(yīng)力均值之和從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙Esi———第i分層土的壓縮模量；σzi———第i層土上下層面所受附加應(yīng)力的平均值。3、計算公式：最終沉降量：各分層沉降量：e1i———由第i層【例】有一矩形基礎(chǔ)放置在均質(zhì)粘土層上，如圖所示?；A(chǔ)長度L=10m，寬度B=5m，埋置深度D=1.5m，其上作用著中心荷載P=10000kN。地基土的重度為20kN/m3，飽和重度21kN/m3，土的壓縮曲線如圖（b）所示。若地下水位距基底2.5m，試求基礎(chǔ)中心點的沉降量?！纠坑幸痪匦位A(chǔ)放置在均質(zhì)粘土層上，如圖所示?；A(chǔ)長度L=解：（1）計算基底壓力pk和基底附加壓力p0（2）分層?；讓挾萣=5m，取0.4b=2m。由于地下水位距離基底2.5m，將其分為1m和1.5m，其下每層為2m。（3）計算各分層層面處土的自重應(yīng)力（計算過程略，結(jié)果見表）解：（1）計算基底壓力pk和基底附加壓力p0（2）分層?；祝?）計算各層層面處的附加應(yīng)力由于基礎(chǔ)底面為矩形，求基礎(chǔ)中心點以下應(yīng)力，查表時，取b=2.5m，l=5m，l/b=2，根據(jù)各點z值，查得值，求26.40.0332.05.012.5735.20.0442.04.210.5648.80.0612.03.48.5571.20.0892.02.66.54106.40.1332.01.84.531600.2002.01.02.52195.20.2442.00.41.012000.2502.0000(kpa)l/bz/bz(m)位置（4）計算各層層面處的附加應(yīng)力26.40.0332.05.0（5）確定壓縮層厚度在深度為12.5m處，，滿足要求，所以壓縮層厚度為12.5m。（6）計算壓縮層內(nèi)各分層的自重應(yīng)力平均值和平均附加應(yīng)力值，并求出和（7）從e—p曲線上根據(jù)和查出相應(yīng)的和值。（8）計算各層在側(cè)限條件下的壓縮量（9）計算基礎(chǔ)的最終沉降量s（5）確定壓縮層厚度（6）計算壓縮層內(nèi)各分層的自重應(yīng)力平均值點00302001.040197.6237.60.9450.87038.5611.050195.21.565177.6142.60.9250.87042.8622.5801602.091133.2224.20.9100.87239.5634.5102106.42.011388.8201.80.8920.87517.9746.512471.22.0135601950.8850.8787.4358.514648.82.0157421970.8780.8756.83610.516835.22.017930.8209.80.8730.8733.20712.519026.4計算結(jié)果見表點00302001.040197.6237.60.9450.二、應(yīng)力面積法計算沉降量

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》所推薦的地基最終沉降量計算方法是另一種形式的分層總和法。它也采用側(cè)限條件的壓縮性指標(biāo)，并運(yùn)用了平均附加應(yīng)力系數(shù)計算；還規(guī)定了地基沉降計算深度的標(biāo)準(zhǔn)以及提出了地基的沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，使得計算成果接近于實測值。

平均附加應(yīng)力系數(shù)的物理意義：分層總和法中地基附加應(yīng)力按均質(zhì)地基計算，即地基土的壓縮模量Es不隨深度而變化。從基底至地基任意深度z范圍內(nèi)的壓縮量為：

二、應(yīng)力面積法計算沉降量《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》《規(guī)范》推薦公式由上式乘以沉降計算經(jīng)驗系數(shù)ψs，即為《規(guī)