土力学与地基础(地基土的变形).ppt

修建新建筑物：引起原有建筑物开裂 高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除 建筑物立面高差过大 一、土的压缩性 （一）基本概念 土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。 土体压缩的组成部分: 水和气体从孔隙中挤出 水和封闭气体被压缩 固体土颗粒被压缩 压缩变形的快慢与土的渗透性有关。透水性大，其压缩过程在短时间内就可以结束。相反， 透水性小，其压缩稳定所需的时间要长。 二、地基变形的类型 （一）地基变形的特征 1、沉降量 定义：单独基础中心点的沉降量 应用范围：单层排架、高层建筑、高耸结构 2、沉降差 定义：相邻单独基础沉降量的差值 应用范围：框架、单层排架结构 3、倾斜 定义：单独基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值 应用范围：高层建筑、高耸结构 4、局部倾斜 定义：砌体承重结构沿纵向6~10m内基础两点的沉降差与其距离的比值 应用范围：砌体承重结构 （二）地基变形允许值 确定与各种因素有关。有关经验值可查表 （三）地基基础设计 1、设计等级：甲、乙、丙级 2、设计应符合有关规定 ①均应满足承载力计算 ②甲、乙应进行地基变形验算 ③丙级建筑可不做变形验算（除特殊情况之外） ④稳定性验算（承受水平荷载、斜坡上、边坡附近建筑物以及基坑工程） ⑤抗浮验算（水位埋藏较浅） 三、地基最终沉降量计算 （简单介绍） 按分层总和法计算 基本思想 在地基沉降计算深度范围内划分为若干分层计算各分层的压缩量，然后求其总和。 假定条件 假定地基土压缩时不允许侧向变形(膨胀)，即采用侧限条件下的压 缩性指标，计算地基沉降量； 采用基底中心点下的附加应力进行计算。 四、地基沉降与时间的关系 （一）饱和土的有效应力原理 总应力由土骨架和孔隙水共同承受 五、建筑物沉降观测 （一）沉降观测的意义 （二）需进行观测的建筑物 （三）沉降观测方法与步骤 1、仪器与精度 精密水准仪、铟钢尺。Ⅱ级水准测量 2、水准基点的设置 稳定可靠。靠近观测点但在压力影响范围之外，不少于3个 3、观测点的设置 全面反映建筑物变形并结合地质情况确定，测点间距为8-12米，不少于6个 4、观测次数与时间 施工期间:浇注第一层后，埋设观测点，进行初次观测，以后每盖一层观测一次直至封顶。工业建筑根据不同荷载分次观测，不应少于4次，竣工后，第一年2-3月一次，以后4-6月观测一次，直到变形稳定为止（沉降速率0.01-0.04mm/d） 抗剪强度曲线 应变控制式三轴仪：周围压力系统，轴向加压系统，孔隙水压力量测系统组成 按剪切速率不同，分为以下三种 1.快剪 2. 固结快剪 3. 固结慢剪 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 △? △? （二）三轴压缩试验 试验过程： 先加周围压力 ?3 ； 然后施加轴向力Δ?1= ?1-?3 ，增大?1直到破坏。 分别做围压??为100 kPa 、200 kPa 、300 kPa的三轴试验，得到破坏时相应的?1 绘制三个破坏状态的摩尔应力圆，画出它们的公切线——抗剪强度包线，得到强度指标 c 与 ? c ? (?1-??)f (?1-??)f ? ? 固结不排水试验（CU试验） 不固结不排水试验（UU试验） 抗剪强度线为水平线 cd 、?d ccu 、?cu cu 、?u 固结排水试验（CD试验） 试验类型 适于排水不良的土 优点和缺点 优点： 1 应力状态明确,模拟了土实际受力状态； 2 排水条件清楚，可控制； 3 破坏面不是人为固定的； 缺点： 设备相对复杂，现场无法试验 说明： ?3＝0 即为无侧限压缩试验 （三）无侧限压缩试验（特殊的三轴试验） 只施加竖向压力（?3＝0），直至破坏。 破坏时的轴向压应力qu称为无侧限抗压强度。 c ?=0 qu ? ? 由 饱和粘性土，进行不固结不排水试验，其破坏包线近于一条水平线。 * * 第四章 地基变形 地基沉降与不均匀沉降的实例 建筑物过长 地基沉降 一致沉降 （沉降量） 差异沉降 （沉降差） 导致结果：建筑物上部结构产生附加应力，引起上部结构开裂，影响结构物的安全和正常使用 土体的压缩性，以及荷载的作用，使得地基发生沉降。 影响因素： 荷载大小； 土的压缩特性； 地基厚度； 可忽略不计 （主要孔隙体积减小即e的减小） （二）压缩试验及压缩性指标 常用侧限条件的室内压缩试验来测定土的压缩性指标 。 1、压缩试验 在每级荷载作用下将土样压至稳定后，再加下一级荷载，根据每级荷载作用下的稳定变形量Δsi，计算孔隙比ei，从而绘制压缩曲线e-p曲线 2、压缩曲线 为求土样压缩稳定后的孔隙比，利用受压前后土粒体积不变和土样横截面积不变的两个条件，得出受压后的孔隙比： 只要测定土