土力學(xué)與地基基礎(chǔ)（第三版）第4章

第4章土的壓縮性與計算地基變形4.1土的壓縮性一、概念：地基土在壓力作用下體積減小的特性VPPV產(chǎn)生壓縮的原因（1）、土有孔隙：內(nèi)因（2）、外荷載作用：外因P空氣水土顆?？紫叮ㄍ林兴?、氣從孔隙中排出，使孔隙體積減?。┒?、壓縮系數(shù)a1、土的壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗P=1001P=200P=300P=5002342、壓縮系數(shù)ɑ:單位：KN/m2e-p曲線ɑ越大、

e-p曲線愈陡,土的壓縮性愈高，越易壓縮2結(jié)論：（1）、怎樣評價地基土的壓縮性？取p=100和P=200所對應(yīng)的ɑ來評價1（2）、工程上怎樣按ɑ1-2來劃分地基土的？a1-2<0.1Mpa-1

屬低壓縮性土。0.1≤a1-2<0.5Mpa-1屬中壓縮性土。a1-2≥0.5Mpa-1

屬高壓縮性土。3、壓縮模量Es

壓縮模量：土在完全側(cè)限條件下的豎向附加應(yīng)力增量與相應(yīng)的應(yīng)變增量之比。

Es越小，表示土的壓縮性越高。4、土的變形模量E0（1）.以載荷試驗測定土的變形模量E0

（2）、變形模量E0：P---S曲線

根據(jù)載荷試驗的觀測數(shù)據(jù)，繪制荷載與穩(wěn)定沉降的關(guān)系曲線（p~s曲線）。用載荷試驗來測定土的變形模量，費時、費力，且費用較高，對于深層土的試驗結(jié)果可靠性較差。現(xiàn)應(yīng)著重發(fā)展現(xiàn)場快速測定變形模量的方法（旁壓試驗、觸探試驗等）。

（3）.變形模量與壓縮模量

壓縮模量Es是土體在完全側(cè)限條件下的有效應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變的比值。變形模量E0是土體在無側(cè)限條件下的應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變的比值5、土的彈性變形和殘余變形P＝100P＝100h1h24.2地基最終沉降量計算1、地基最終沉降量：地基在建筑物荷載作用下,最后的穩(wěn)定沉降量。2、計算方法：分層總和法和《規(guī)范》推薦法一、分層總和法1、假定：

1)地基土是一個均勻、等向的半無限空間彈性體。

2)地基土層受荷后不能發(fā)生側(cè)向變形。目的：可利用側(cè)限壓縮試驗的指標。

3)基礎(chǔ)沉降量根據(jù)基礎(chǔ)中心點下土柱所受的附加應(yīng)力σz

進行計算。

4)基礎(chǔ)最終沉降量等于基礎(chǔ)底面下某一深度范圍內(nèi)各土層壓縮量的總和。該深度以下土層的壓縮變形值小到可以忽略不計。

2、地基沉降計算深度Zn

地基沉降計算深度的下限，一般取地基附加應(yīng)力等于自重應(yīng)力的20%處，即σz=20%σc,但在該深度以下如有高壓縮性土，則應(yīng)繼續(xù)向下計算至σz=10%σc

處；在沉降計算深度范圍內(nèi)存在基巖時，Zn可取至基巖表面為止。3、計算方法及步驟

1)按比例尺繪出地基剖面圖和基礎(chǔ)剖面圖。

2)計算基底的附加應(yīng)力和自重應(yīng)力。

3)確定地基壓縮層厚度。4)計算分層一般hi≤0.4b(b為基礎(chǔ)寬度)。還需考慮下述條件：

A、地質(zhì)剖面圖中的不同土層，應(yīng)為分層面。

B、地下水位，應(yīng)為分層面。

C、基底附近附加應(yīng)力變化大，分層厚度應(yīng)小些，使各計算分層的附加應(yīng)力分布可視為直線。5)繪出自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布圖。6)計算各層壓縮量及總沉降量。4、沉降量計算公式（1）、各分層沉降量：（二）分層總和法1)分層計算的原因：

土層性質(zhì)不同；

精度要求。2)公式：（2）、最終沉降量計算公式4.3地基沉降與時間的關(guān)系固結(jié)：土的壓縮隨時間增長的過程稱為固結(jié)。對于透水性大的無粘性土，其壓縮過程在很短時間內(nèi)就可以完成。而透水性小的粘性土，其壓縮穩(wěn)定所需的時間要比砂土長得多。一、土的滲透性：指水流通過土中孔隙難易程度的性質(zhì),

1、土的滲透性的指標：滲透系數(shù)K2、滲透系數(shù)測定方法：

現(xiàn)場滲透實驗試坑注水法：非飽和土抽水法：飽和土室內(nèi)滲透實驗常水頭試驗變水頭試驗（1）常水頭實驗法：保持水頭在整個實驗過程中不變適用：透水性較強的粗粒土；（2）變水頭試驗：3、影響因素（1）土粒大小與級配愈粗，愈均勻，愈渾圓，k則愈大細粒土顆粒愈細，粘粒愈多，k愈?。?）土的密實度土愈密實，孔隙比愈小，k愈小（3）水的溫度：隨溫度升高，k大（4）封閉氣體含量滲透面積減小，k降低為了試驗的可靠性，要求土樣必須充分飽和各種土的滲透系數(shù)參考值（cm/s）

致密粘土<10-7

粉質(zhì)粘土10-6－10-7

粉土、裂隙粘土10-4－10-6

粉砂、細砂10-3－10-4

中砂10-1－10-2

粗砂、礫石102－10-1

二、土的有效應(yīng)力原理σ：外荷載σ：土顆粒承擔(dān)有效應(yīng)力u:水承擔(dān)孔隙水壓力

‘123模擬飽和土中一點單向滲透固結(jié)過程的機械模型三：滲透固結(jié)沉降與時間關(guān)系

正常固結(jié)

超固結(jié)

欠固結(jié)四、建筑物沉降觀測：（一）、意義：控制地基沉降及沉降速率（二）、沉降觀測的方法和步驟：1、水準點設(shè)置：觀測對象附近，不少于3個2、觀測點設(shè)置：外墻轉(zhuǎn)角處；沉降縫兩側(cè)，不少于6個3、觀測次數(shù)于時間：前密后疏（三）、其他1、若減速沉降可認為沉降穩(wěn)定。一般土質(zhì)：0.05mm/d

軟土：0.5－1.5mm/d2、等速沉降時:有導(dǎo)致地基失穩(wěn)的危險3、加速沉降時：表示地基喪失穩(wěn)定

4、沉降的完成時間

砂土：施工期內(nèi)已全部最終沉降量

低壓縮性粘性土：已完成最終沉降量的50％－80％中壓縮性粘性土：已完成最終沉降量的20％－50％高壓縮性粘性土：已完成最終沉降量的5％－20％未完成的在建筑物建成后繼續(xù)沉降五建筑物的地基變形允許值1、沉降量－－指基礎(chǔ)中心點的沉降值2、沉降差－－指相鄰單獨基礎(chǔ)沉降量的差值3、傾斜－－指基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值4、局部傾斜－－指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱墻6－10m內(nèi)基礎(chǔ)某兩點的沉降與其距離的比值4.4土的固結(jié)試驗試驗步驟（1）開始加載試驗：去掉預(yù)壓荷重，立即加第一級荷重，加砝碼時應(yīng)避免沖擊和搖晃，在加上砝碼的同時，即開動秒表。荷重等級一般規(guī)定為12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200Kpa，作為教學(xué)實驗，可取前50、100、200、400四級。非試驗教學(xué)時應(yīng)視土的軟硬程度而定，當(dāng)土很軟時，第一級荷重宜減為25Kpa，最后一級荷載，還應(yīng)考慮大于土層上的計算壓力100～200Kpa。只需測定壓縮系數(shù)時，最大壓力不小于400kpa。如為飽和土樣，還應(yīng)在第一級荷重加上后，即向容器內(nèi)加水，讓整個試樣都淹于水中。（2）荷重加上后，每隔三十分鐘記測微表讀數(shù)一次，讀數(shù)精確至0.01mm，兩次讀數(shù)變化不超過