土力學(xué)與地基基礎(chǔ)(第四章土的壓縮與地基沉降量計(jì)算)

§4.1土的壓縮§4.2地基沉降量計(jì)算第四章土的壓縮與地基沉降量計(jì)算工程實(shí)例問題：沉降2.2米，且左右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Kiss由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸基坑開挖，引起陽臺(tái)裂縫修建新建筑物：引起原有建筑物開裂高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除建筑物立面高差過大建筑物過長：長高比7.6:1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4.1土的壓縮側(cè)限壓縮試驗(yàn)及其應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系水槽內(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)定逐級加大荷載測定：軸向應(yīng)力軸向變形試驗(yàn)結(jié)果：壓縮曲線e-σ′曲線01002003004000.60.70.80.91.0ee-σ′曲線01002003004000.60.70.80.91.0e壓縮系數(shù)，KPa-1a1-2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<0.1e-σ′曲線01002003004000.60.70.80.91.0e壓縮系數(shù)，KPa-1，MPa-11e0側(cè)限壓縮模量，KPa，MPa固體顆?？紫扼w積壓縮系數(shù)，KPa-1，MPa-1單向壓縮試驗(yàn)的各種參數(shù)的關(guān)系指標(biāo)指標(biāo)amvEsa1mv(1+e0)(1+e0)/Esmva/(1+e0)11/EsEs(1+e0)/a1/mv1e-σ′曲線e-lgσ′曲線10010000.60.70.80.9eCc11Ce壓縮指數(shù)Ce回彈指數(shù)（再壓縮指數(shù)）Ce

<<Cc，一般Ce≈0.1-0.2Cce-σ′曲線缺點(diǎn)：不能反映土的應(yīng)力歷史

特點(diǎn)：有一段較長的直線段指標(biāo)：先期固結(jié)壓力先期固結(jié)壓力：歷史上所經(jīng)受到的最大壓力p（指有效應(yīng)力）s=z：自重壓力p=s：正常固結(jié)土p>s：超固結(jié)土p<s：欠固結(jié)土OCR=1：正常固結(jié)OCR>1：超固結(jié)OCR<1：欠固結(jié)相同σs

時(shí)，一般OCR越大，土越密實(shí)，壓縮性越小超固結(jié)比：上海展覽中心館：展覽館中央大廳為框架結(jié)構(gòu)，箱形基礎(chǔ)，埋深7.27m；箱基頂面至塔尖，總高96.63m。地基為高壓縮性淤泥質(zhì)土。

1954年5月開工；1954年年底地基平均下沉量為60cm；1957年6月，最大下沉量146.55cm，最小122.8cm；1979年9月，平均下沉量160cm。最終沉降量S∞：t∞時(shí)地基最終沉降穩(wěn)定以后的最大沉降量，不考慮沉降過程。不可壓縮層可壓縮層σz=pp4.2地基沉降量計(jì)算基本假設(shè)：（1）地基是均質(zhì)、各向同性的線彈性體；（2）基礎(chǔ)整個(gè)底面與地基一直保持接觸。彈性力學(xué)方法1、集中荷載作用下地表沉降：2、絕對柔性基礎(chǔ)沉降：均布矩形荷載：角點(diǎn)：中心點(diǎn)：平均值：角點(diǎn)沉降影響系數(shù)中心沉降影響系數(shù)平均沉降影響系數(shù)地基沉降的彈性力學(xué)公式的一般形式：沉降影響系數(shù)3、剛性基礎(chǔ)：中心荷載作用下：偏心荷載作用下：基底形心處的沉降（平均沉降）：基底傾斜彈性力學(xué)公式：圓形荷載：矩形荷載：E0，μ取值方法：1、土質(zhì)均勻，直接取值；2、成層土地基，應(yīng)取地基沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)E0和μ的加權(quán)平均值；3、反算；4、計(jì)算短暫荷載作用下的沉降與傾斜，用彈性模量E代替E0，μ取0.5。分層總和法1、基本假設(shè)（1）計(jì)算土中附加應(yīng)力時(shí)，地基土是均質(zhì)、各向同性的半無限體。（2）取基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力來計(jì)算各分層土的豎向壓縮量，認(rèn)為基礎(chǔ)的平均沉降量s為各分層土豎向壓縮量si之和。即：（3）計(jì)算△si，假設(shè)地基土只在豎向發(fā)生壓縮變形，無側(cè)向變形，故可利用室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)成果進(jìn)行計(jì)算。2、計(jì)算原理3、計(jì)算步驟（1）分層。分層原則：①成層土的層面、地下水面是自然的分界面；②厚度hi≤0.4b（b為基底寬度）。（2）計(jì)算基底中心點(diǎn)下各分層界面處土的自重應(yīng)力σczi和豎向附加應(yīng)力σzi。土的自重應(yīng)力以天然地面起算，地下水位以下的土層一般取有效重度。（3）確定地基沉降計(jì)算深度zn（或壓縮層厚度）。一般按σzn/σczn≤0.2（對軟土≤0.1）確定。（4）計(jì)算各分層土的平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力。（5）令p1i＝，p2i＝＋，根據(jù)e－p曲線得相應(yīng)的e1i和e2i。（6）計(jì)算各分層土的壓縮量△si。（7）計(jì)算沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)地基的總變形量，即最終沉降量。解：e-p曲線α為z/b和l/b的函數(shù)（分層）（1）地基分層（2）地基豎向自重應(yīng)力的計(jì)算（3）地基豎向附加應(yīng)力的計(jì)算（4）地基分層自重應(yīng)力平均值和附加應(yīng)力平均值的計(jì)算（5）地基沉降計(jì)算深度的確定（6）地基各分層沉降量的確定（7）計(jì)算基礎(chǔ)中點(diǎn)總沉降量（4）各分層自重應(yīng)力平均值（p1i）和附加應(yīng)力平均值（△pi）之和作為該分層受壓后所受總應(yīng)力p2i（5）確定壓縮層深度：規(guī)范》推薦公式及公式推導(dǎo)

式中：ψs--沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，應(yīng)根據(jù)同類地區(qū)已有房屋和構(gòu)筑物實(shí)測最終沉降量與計(jì)算沉降量對比確定，一般采用表4-6的數(shù)值；應(yīng)力面積法該方法是一種簡化了的分層總和法，其引入了平均附加應(yīng)力系數(shù)的概念，重新規(guī)定了地基沉降深度的標(biāo)準(zhǔn)及地基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。1、計(jì)算原理2、沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)和沉降計(jì)算3、地基沉降計(jì)算深度Zn

在Zn處向上取厚度△Z無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在1～30m范圍內(nèi)，基礎(chǔ)中點(diǎn)的沉降計(jì)算深度Zn也可按下列公式估算：解：（1）求基底壓力和基底附加壓力（2