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第四章 土的压缩性和地基沉降计算 §4.1 土的压缩性 §4.2 地基最终沉降量 §4.3 饱和土体地基沉降与时间关系计算 §4.4 建筑物沉降观测与地基变形允许值 §4.1 土的压缩性 一、压缩试验 1.压缩仪示意图 2.e-p曲线 二、压缩性指标 1.压缩系数a 2.压缩模量Es §4.2 地基最终沉降量计算 一、分层总和法 4.单向压缩分层总和法计算步骤 绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线 二、《规范》法 三、地基沉降计算中的有关问题 四、例题分析 【解答】 五、沉降分析中的若干问题 §4.3 饱和土体地基沉降与时间关系计算 一、有效应力原理 二、饱和土体地基沉降与时间关系计算 基本假定 求解分析 地基固结度 各种情况下地基固结度的求解 三、例题分析 【解答】 §4.4 建筑物沉降观测与地基变形允许值 一、建筑物沉降观测 二、地基变形允许值 地基固结度基本表达式中的Uz随地基所受附加应力和排水条件不同而不同，因此在计算固结度与时间的关系时也应区别对待 1.适用于地基土在其自重作用下已固结完成，基底面积很大而压缩土层又较薄的情况 2.适用于土层在其自重作用下未固结，土的自重应力等于附加应力 3.适用于地基土在自重作用已固结完成，基底面积较小，压缩土层较厚，外荷在压缩土层的底面引起的附加应力已接近于零 4.视为1、2种附加应力分布的叠加 5.视为1、3种附加应力分布的叠加 1 2 3 4 5 H 利用压缩层透水面上压缩应力与不透水面上压缩应力之比，绘制固结度与时间因素曲线，确定相应固结度 a= 透水面上的压缩应力 不透水面上的压缩应力 【例】厚度H=10m粘土层，上覆透水层，下卧不透水层，其压缩应力如下图所示。粘土层的初始孔隙比e1=0.8，压缩系数a=0.00025kPa-1，渗透系数k=0.02m/年。试求： ① 加荷一年后的沉降量St ② 地基固结度达Uz=0.75时所需要的历时t ③ 若将此粘土层下部改为透水层，则Uz=0.75时所需历时t 157kPa 235kPa H p 粘土层 不透水层 1.当t=1年的沉降量 地基最终沉降量 固结系数 时间因素 查图表得到Ut=0.45 加荷一年的沉降量 2.当Uz=0.75所需的历时t 由Uz=0.75，a＝1.5查图得到Tv＝0.47 3.双面排水时，Uz=0.75所需历时 由Uz=0.75,a＝1,H=5m查图得到Tv＝0.49 反映地基的实际变形以及地基变形对建筑物的影响程度 根据沉降观测资料验证地基设计方案的正确性，地基事故的处理方式以及检查施工的质量 沉降计算值与实测值的比较，判断现行沉降计算方法的准确性，并发展新的更符合实际的沉降计算方法 观测工作主要内容 1.收集资料和编写计划 2.水准基点设置 3.观测点的设置 4.水准测量 5.观测资料的整理 * * 主要内容 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性 压缩量的组成 固体颗粒的压缩 土中水的压缩 空气的排出 水的排出 占总压缩量的1/400不到，忽略不计 压缩量主要组成部分 说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果 无粘性土 粘性土 透水性好，水易于排出 压缩稳定很快完成 透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间 土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程 研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称固结试验 三联固结仪 刚性护环 加压活塞 透水石 环刀 底座 透水石 土样 荷载 注意：土样在竖直压力作用下，由于环刀和刚性护环的限制，只产生竖向压缩，不产生侧向变形 研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律 Vv＝e0 Vs＝1 H0/(1+e0) H0 Vv＝e Vs＝1 H1/(1+e) p H1 Δh 土样在压缩前后变形量为Δh，整个过程中土粒体积和底面积不变 土粒高度在受压前后不变 整理 其中 根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线，为压缩曲线 p e0 e p p e e-p曲线 压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高 根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标 1.压缩系数a 2.压缩模量Es 3.变形模量E0 曲线A 曲线B 曲线A压缩性＞曲线B压缩性 土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值 p1 p2 e1 e2 M1 M2 e0 e p e-p曲线 △p △e 利用单位压力增量所引起得孔隙比改变表征土的压缩性高低 在压缩曲线中，实际采用割线斜率表示土的压缩性 《规范》用p1＝100kPa、 p2＝200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性 a1-2＜0.1MPa-1低压缩性土 0.1MPa-1≤a1-2＜