基础工程学要点.ppt

高等基础工程学 陈仁朋 浙江大学岩土工程研究所 一、绪论二、土的基本特性三、沉降四、承载力五、基坑工程六、桩基工程七、地基处理 三、沉降 3.1 概述 3.2 地基中的应力 3.3 沉降组成 3.4 沉降随时间变化 3.5 土体压缩性指标确定 3.1 概述 3.1 概述 地下水位降低引起建筑物附加沉降 邻近建筑物荷载引起既有建筑不均匀沉降 膨胀性土的影响 膨润土的微结构及双电层 3.2 地基中的应力 自重应力：土体自重引起的应力，通过骨架传递 附加应力：外荷载作用所引起的应力，如基础荷载 施工应力：施工扰动引起的应力，如打桩挤土等 Boussinesq解和Mindlin解 （单相介质） 竖向集中力下的地基附加应力 作用于地基表面（Boussinesq解） 作用于地基内部（Mindlin解） 竖向应力分布等值线 竖向应力分布规律 饱和土介质 （两相介质） 点荷载作用下初始有效应力，初始孔压及位移解 饱和土中条形荷载下初始解 条形荷载作用下的初值解 饱和土中条形荷载下初始应力和孔压分布 实例分析—高速公路拓宽工程 填土4m，拓宽路堤4.5m，原路堤13m 3.3 地基沉降组成 瞬时沉降 (Ss) 不排水条件下，地基土体侧向变形形成的沉降 主固结沉降 (Sc) 孔压消散，有效应力增加，地基固结产生的沉降 次固结沉降 (Ss) 土骨架上有效应力不变情况下，土体蠕变引起的沉降 饱和地基瞬时沉降 (Ss) 弹性地基瞬时沉降 瞬时沉降由于加荷瞬时地基中的附加有效应力产生 通过对有效应力引起的竖向应变积分，获得瞬时沉降 传统矩形面积或圆形面积荷载算法： 条形面积荷载算法： 饱和地基瞬时沉降 (Ss) 饱和地基瞬时沉降 (Ss) 软土的压缩性 土的结构性是指土颗粒和孔隙的性状、排列型式及颗粒之间力的相互作用。 成因：风化、淋洗、卸荷、次固结及离子反应等因素。 由于成因的不同，结构性的强弱程度及其稳定性也有所差异。 绝大多数的天然沉积土都具有一定程度的结构性。 软粘土的室内和现场试验 固结压缩试验 三轴固结排水试验 现场十字板试验 钻孔取土器的分类和应用 软土取样及扰动 固结压缩试验 初始孔隙比：薄壁土样1.9，普通土样1.7 薄壁土样存在明显的屈服点 固结试验 固结系数：原状土是扰动土的5～15倍。 室内三轴固结排水试验 十字板试验 扰动及其对沉降的影响 根据柱孔扩张理论计算得到施打排水板引起地基处理区的扰动程度约为30%左右 Akagi(1981)试验分析了砂井施工扰动对土体十字板强度的影响，指出砂井施工扰动程度为20%-40% 土体结构受到扰动破坏短期内很难恢复 软土压缩曲线的校正方法—Schmertmann（1955）方法 扰动程度越大，压缩曲线越向下移 不同扰动程度的土体，其压缩曲线最终交于 0.42e0点 软土压缩曲线的校正方法——Nagaraj (1990)方法 软土压缩曲线的校正方法 主固结沉降 (Sc) 次固结沉降 (Ss) 3.3 地基沉降组成 瞬时沉降 (Ss) 不排水条件下，地基土体侧向变形形成的沉降 主固结沉降 (Sc) 孔压消散，有效应力增加，地基固结产生的沉降 次固结沉降 (Ss) 土骨架上有效应力不变情况下，土体蠕变引起的沉降 总沉降：S = Ss + Sc + Ss 固结沉降和次固结沉降与时间有关 3.4 沉降随时间的变化（固结理论，Sc） 有效应力小于结构屈服应力时，结构性软土的固结系数基本为一常数； 当有效应力接近屈服应力时，固结系数迅速降低； 当有效应力大于结构屈服应力时，固结系数又趋于一常数。 结构性软土大面积荷载一维固结理论 结构性软土砂井地基固结理论 径向和竖向组合排水条件下，地基中平均超静孔隙水压力分布 结构性软土砂井地基固结理论 结构性软土砂井地基固结理论 土结构性对砂井地基固结性状的影响明显，不容忽略，在固结过程中可以根据土结构性和加载条件对一定深度范围内的土体固结速率加以控制，使一定深度范围内土体在短期内达到较大的强度增长，起到调控地基承载力和稳定性的作用，某深度土体的固结速率可依据公式 进行加载控制。 随着加载时间的延长，近地面处固结沉降渐趋于结束，沉降量减少，而下卧层固结还在持续发展，后期沉降中下卧层压缩将占较大比例。 因此，准确预测下卧层的沉降发展规律，对以变形控制的深厚软基处理（尤其未打穿处理情况）具有重要的意义。 施工结束后未完成的沉降包括：部分主固结沉降和大部分次固结沉降 工后沉降 Spost＝（1－Ut) Sc + Ss Ut ： 施工期结束时地基的固结度 3.5 土体压缩性指标 CPT确定土体压缩模量 粘性土