土的壓縮性與地基沉降計算

土的壓縮性與地基沉降計算第一頁，共四十九頁，2022年，8月28日本章內(nèi)容3、土的固結(jié)1、土的壓縮性2、地基沉降量計算第二頁，共四十九頁，2022年，8月28日3.1土的壓縮性

沉降：在附加應(yīng)力作用下，地基土產(chǎn)生體積縮小，從而引起建筑物基礎(chǔ)豎直方向的位移。土的壓縮性：土在壓力作用下體積縮小的特性。研究土壓縮性的常用方法，通常有室內(nèi)壓縮試驗(yàn)（固結(jié)試驗(yàn)）、現(xiàn)場原位測試。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第三頁，共四十九頁，2022年，8月28日水槽內(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：一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)第四頁，共四十九頁，2022年，8月28日壓縮前后固相體積與土樣橫截面面積不變：在不同的壓力p下，得到不同的s，可以計算不同的e。第五頁，共四十九頁，2022年，8月28日二、壓縮性指標(biāo)，KPa-1或MPa-11、壓縮系數(shù)：實(shí)際工程中，往往用割線斜率表示：01002003004000.60.70.80.91.0ep(kPa)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)。第六頁，共四十九頁，2022年，8月28日土的類別a1-2(MPa-1)高壓縮性土大于等于0.5中壓縮性土0.1-0.5低壓縮性土小于0.1第七頁，共四十九頁，2022年，8月28日2、壓縮指數(shù)Cc：壓縮指數(shù)指標(biāo)：p低壓縮性土中壓縮性土高壓縮性土第八頁，共四十九頁，2022年，8月28日土的壓縮性3、壓縮模量

土體在完全側(cè)限情況下,豎向附加應(yīng)力與豎向應(yīng)變增量之比為壓縮模量:低壓縮性土中壓縮性土高壓縮性土(e1指自重應(yīng)力對應(yīng)的孔隙比)第九頁，共四十九頁，2022年，8月28日靜力載荷試驗(yàn)：三、靜力荷載試驗(yàn)坑底放置一定規(guī)格的方形或圓形承壓板逐級加荷載測定相應(yīng)荷載作用下地基土的穩(wěn)定沉降量分析地基土的強(qiáng)度、變形特性求得容許承載力、變形模量等力學(xué)數(shù)據(jù)第十頁，共四十九頁，2022年，8月28日反壓重物反力梁千斤頂基準(zhǔn)梁荷載板百分表荷載試驗(yàn)第十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日3.2地基最終變形計算地基最終沉降量：地基土在建筑物荷載作用下，變形完全穩(wěn)定時基底處的最大豎向位移。地基沉降的原因：建筑物的荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力引起；欠固結(jié)土的自重引起；地下水位下降引起和施工中水的滲流。第十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日最終沉降量：各分層沉降量：（此處i指壓力的級別）一、單向壓縮分層總和法第十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日3、計算步驟：d地面基底pp0d自重應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計算深度sziziHi(a)計算原地基中自重應(yīng)力分布（從地面算起）(b)基底附加壓力p0(c)確定地基中附加應(yīng)力z分布(d)確定計算深度zn(e)地基分層Hi計算各分層的平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力。(g)各層沉降量疊加Si(f)計算每層沉降量Sip0=p-dσz是由基底附加應(yīng)力p-γd引起的①一般土層：σz=0.2σsz；②軟粘土層：σz=0.1σsz；③基巖或不可壓縮土層。第十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日例：已知柱下單獨(dú)方形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)地面尺寸為2.5m×2.5m，埋深2m，作用與基礎(chǔ)上（設(shè)計地面標(biāo)高處）的軸向荷載N=1250kN，有關(guān)地基勘察資料與基礎(chǔ)剖面如圖3-14所示，土的e-p曲線如圖3-15所示。試用單向分層總和法計算基礎(chǔ)中點(diǎn)最終沉降量。第十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日(a)計算原地基中自重應(yīng)力分布（從地面算起）第十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日(b)基底附加壓力p0p0=p-d第十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日(c)確定地基中附加應(yīng)力z分布σz是由基底附加應(yīng)力p-γd引起的第十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日(d)確定計算深度zn①一般土層：σz=0.2σsz；②軟粘土層：σz=0.1σsz；③基巖或不可壓縮土層。第十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日(e)地基分層Hi計算各分層的平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力。第二十頁，共四十九頁，2022年，8月28日(f)計算每層沉降量Si第二十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日(g)各層沉降量疊加Si第二十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日二、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》方法

在總結(jié)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對分層總和法的計算結(jié)果，作必要的修正。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）提出的一種計算方法——簡稱“規(guī)范法”。規(guī)范》法的實(shí)質(zhì)：(1)引入平均附加應(yīng)力系數(shù)的概念(2)引入一個沉降計算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ψs則修正后的地基沉降量為：軟粘土（應(yīng)力集中）S偏小,Ψs>1硬粘土（應(yīng)力擴(kuò)散）S偏大,Ψs<1沉降經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)第二十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日1.計算原理設(shè)地基土層均質(zhì)、同一層土的壓縮模量不隨深度變化第二十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日2.計算過程（1）確定分層厚度第二十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日對于地基的計算深度，即受壓層深度，可分兩種情況：⑴無相鄰荷載的基礎(chǔ)中點(diǎn)下:式中b-基礎(chǔ)寬度，適用于1m~50m范圍。⑵存在相鄰荷載影響:：在計算深度Zn范圍內(nèi)，第i層土的沉降值：在zn處向上取厚度△z土層的計算沉降量，△z按規(guī)定確定。計算層厚度△z值的選?。海?）確定地基變形計算深度第二十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日（3）計算各土層的壓縮變形量第二十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日（4）計算沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)第二十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日（5）最終沉降量第二十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日第三十頁，共四十九頁，2022年，8月28日第三十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日又因?yàn)閜0<0.75fak=0.75×120=90kPa第三十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日（5）第三十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日第三十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日相鄰第三十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日第三十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日第三十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日確定地基最終沉降量的目的：①確定建筑物最大沉降量；②求沉降差：相鄰獨(dú)立基礎(chǔ)沉降量之差；③確定建筑物的傾斜以及局部傾斜；④判斷沉降是否超過容許值，以便為建筑物設(shè)計值采取相應(yīng)的措施提供依據(jù)，保證建筑物的安全。第三十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日第3章土的壓縮性與地基沉降計算3.3土的固結(jié)1、固結(jié)的概念

固結(jié)：土體在外力作用下，壓縮變形隨時間增長的過程。土體完成壓縮過程所需的時間與土的滲透性有關(guān)。無粘性土透水性好，水易于排出壓縮穩(wěn)定很快完成透水性差，水不易排出壓縮穩(wěn)定需要很長一段時間粘性土第三十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日2、與固結(jié)有關(guān)的施工方法慢速加荷法如果工期緊，需要縮短固結(jié)時間，可采用：（1）砂井排水：在地基土中，做很多集水井，即砂井，可以大大加快排水速度。將砂灌入織袋放進(jìn)孔內(nèi)形成井，袋裝砂井用作擠密土層，排出地下水，從而使土壤固結(jié)和土層擠密，以提高土壤的承載力。第四十頁，共四十九頁，2022年，8月28日（2）超載預(yù)壓法：先堆置比建筑物荷載大的堆土，待固結(jié)完成后卸載。3、關(guān)于計算方面的問題：由于排水固結(jié)，①地基在某一時間的沉降量；②地基到達(dá)某一沉降量所需時間。第四十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日例：某飽和黏性土層厚8m，下部為堅硬不透水土層，在大面積荷載p0=100kPa作用下，土層初始孔隙比e=0.9，壓縮系數(shù)a=0.4MPa-1，滲透系數(shù)k=1.6cm/年。求：（1）加載1年時的地基沉降量；（2）沉降量達(dá)100mm時所需的時間。第四十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日要想解決這個問題，要掌握的知識點(diǎn)有：①一維滲透固結(jié)理論

一維固結(jié)是指土中孔隙水的滲流和土的壓縮變形只沿著豎直方向發(fā)生。②豎向固結(jié)系數(shù)它綜合反映出土的壓縮性及滲透性，由室內(nèi)壓縮實(shí)驗(yàn)確定。④固結(jié)度指土層在固結(jié)過程中，某一時刻t的沉降量與土層最終沉降量的比值。③時間因數(shù)（H

指固結(jié)土層中最遠(yuǎn)的排水距離）第四十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日⑤土層最終沉降量第四十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日黏性土層最終沉降量：(1)求1年時的沉降量在大面積荷載作用下，可認(rèn)為粘性土層中附加應(yīng)力沿深度均勻分布，即：豎向固結(jié)系數(shù)：第四十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日時間因數(shù)：查圖3-4，按a=1，得固結(jié)度Ut=40%，則t=1年時的沉降量：St=0.4X168.4=67.36mm第四十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日（2）求沉降量達(dá)100mm所用時間固結(jié)度查圖3-4，按a=1，得