第四章土的压缩性和地基沉降计算课稿.ppt

4、土的压缩性和地基沉降计算 4.1 土的压缩性 4.2 地基最终沉降量计算 4.3 应力历史对地基沉降的影响 4.4 地基沉降与时间的关系 4.5 建筑物沉降观测与地基容许变形 4.1 土的压缩性 （2）压缩指数 1. 载荷试验 载荷试验结果分析图 1.地基的最终沉降量：是指地基在建筑物等其它荷载作用下，地基变形稳定后的基础底面的沉降量。 B)内因:土由三相组成，具有碎散性，在附加应力作用下土层的孔隙发生压缩变形，引起地基沉降。 （微观分析） 预知该工程建成后将产生的最终沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜，判断地基变形是否超出允许的范围，以便在建筑物设计时，为采取相应的工程措施提供科学依据，保证建筑物的安全。 S＝[S] 满足设计要求 S[S] 不满足设计要求 计算方法： 分层总和法 《规范》法 4.4 地基沉降与时间的关系 地基的变形不是瞬时完成的，地基在建筑物荷载作用下要经过相当长的时间才能达到最终沉降量。 在工程设计中，除了要知道地基最终沉降量外，往往还需要知道沉降随时间的变化过程即沉降与时间的关系。 1. 饱和土体渗流固结过程 3.不同排水条件下一维渗流固结过程 4. 土的单向固结理论 适用条件：荷载面积远大于压缩土层的厚度，地基中孔隙水主要沿竖向渗流。 基本假定： （1）土中水的渗流只沿竖向发生，服从达西定律； （2）土层的渗透系数和压缩系数为常数； （3）土颗粒和土中水都是不可压缩的； （4）土是完全饱和的均质、各向同性体； （5）外荷是一次瞬时施加。 （1）计算地基最终沉降量； （2）计算地基附加应力比a ； （3）计算土层的竖向固结系数和时间因子； （4）求解地基固结过程中某一时刻t沉降量。 对于附加应力为均匀分布的情况 傅立叶级数解收敛很快，当U 30%近似取第一项 土质相同而厚度不同的两层土，当压缩应力分布和排水条件相同时，达到同一固结度时时间因子相等 2.单一压缩土层的沉降计算 在一定均匀厚度土层上施加连续均布荷载，竖向应力由p1增加到p2，引起孔隙比从e1减小到e2，竖向应力增量为△p，土层产生压缩变形，没有侧向变形。 △p ∞ ∞ 可压缩土层 H2 H1 s 由于 所以 3.单向压缩分层总和法 分别计算基础中心点下地基中各个分层土的压缩变形量△si,基础的平均沉降量s等于△si的总和 ei第i层土的压缩应变 e1i———由第i层的自重应力均值从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比 e2i———由第i层的自重应力均值与附加应力均值之和从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比 4.单向压缩分层总和法计算步骤 (1)绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线 (2)确定地基沉降计算深度 (3)确定沉降计算深度范围内的分层界面 (4)计算各分层沉降量 (5)计算基础最终沉降量 (1)绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线。 (2)确定基础沉降计算深度 一般土取附加应力与自重应力的比值为20％处，即σz=0.2σc处的深度作为沉降计算深度的下限。 对于软土，应该取σz=0.1σc处，若沉降深度范围内存在基岩时，计算至基岩表面为止。 多深合适呢？ （3）确定地基分层 1）不同土层的分界面与地下水位面为天然层面。 2）每层厚度hi ≤0.4b，或1～2m。 （4）计算各分层沉降量 根据自重应力、附加应力曲线、e-p压缩曲线计算任一分层沉降量。 （5）计算基础最终沉降量 d 地基沉降计算深度 σc线 σz线 由《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）提出，分层总和法的另一种形式。 沿用分层总和法的假设，并引入地基沉降计算经验系数 。 二、《规范》法 采用分层总和法计算的沉降量与实测值不一致 中等地基 软弱地基 坚实地基 附加应力面积 深度z范围内的附加应力面积 因此附加应力面积表示为 1. 公式推导 引入平均附加应力系数 zi-1 地基沉降计算深度zn zi △z zi-1 5 3 4 6 1 2 b 1 2 3 4 5 6 1 2 aip0 ai-1p0 p0 p0 第n层 第i层 zi Ai Ai-1 ai、ai-1——基础底面至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数 zi、zi-1——基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m) 地基最终沉降量修正公式 ——地基沉降计算经验系数 2.沉降计算深度zn应该满足 基础宽度在1～30m范围内，基础中点的地基沉降计算深度可以按简化公式计算 （1）无相邻荷载影响 （2）相邻荷载影响 基础宽度b /m