土力学 5.土的压缩性和地基沉降计算.ppt

第五章 土的压缩性和地基沉降计算 §5.1 概述 §5.2 土的压缩特性 §5.3 地基沉降量的计算 §5.4 饱和土体的渗流固结理论 §5.5 地基沉降量与时间的关系 §5.1 概述 §5.2 土的压缩特性 5.2.1 基本概念 5.2.2 压缩试验和压缩性指标 5.2.3现场载荷试验与变形模量 §5.3 地基沉降量的计算 5.3.1基本概念 5.3.2 初始沉降计算 5.3.3 固结沉降计算 5.3.4 次固结沉降计算 5.3.5 无粘性土地基的沉降量计算 §5.4 饱和土体的渗流固结理论 5.4.1 饱和土的固结 5.4.2 太沙基一维固结理论 5.4.3 固结度的计算 §5.5 地基沉降和时间的关系 5.5.1理论计算法 5.5.2地基沉降与时间关系的经验估算法 本章结束 H 单面排水时孔隙水压力分布 双面排水时孔隙水压力分布 z z 排水面 不透水层 排水面 排水面 H H 渗流 渗流 渗流 Tv=0 Tv=0.05 Tv=0.2 Tv=0.7 Tv=∞ Tv=0 Tv=0.05 Tv=0.2 Tv=0.7 Tv=∞ u0=p u0=p 一点M： 地层： 一层土的平均固结度 Uz,t=0～1：表征总应力中有效应力所占比例 1.基本概念 M 5.4.3.1 固结度的确定方法 2.平均固结度Uz与沉降量St之间的关系 t时刻： 确定Sct的关键是确定Uz 确定Uz的核心问题是确定uz.t 在时间t的沉降与最终沉降量之比 3.确定地基的平均固结度Uz 1) 基本计算方法——均布荷载，单向排水情况 已知 解得 近似 简化 图表 P168，图5-30 Tv－反映固结程度 ①单面排水时 2) 常见计算条件 实践背景： H小，p大 自重应力 附加应力 自重应力 附加应力 压缩土层底面的附加应力还不接近零 情况2、3：图表：图5-30曲线(2)(3) 情况4、5：叠加原理，公式（5-49）（5-50） 计算公式： 应力分布： 1 2 5 3 4 基本情况： 不透水边界 透水边界 不透水边界 透水边界 渗 流 1 2 3 ②双面排水时 透水边界 应力分布： 1 2 5 3 4 基本情况： 透水边界 H 无论哪种情况：图表：图5-30曲线(1) 压缩土层深度取H/2值 计算公式： 固结系数 Cv——反映固结速度的指标, Cv 越大，固结越快。 确定方法有四种： 方法一：直接计算法 压缩试验 ? a 渗透试验 ? k k与a均是变化的 但Cv变化不很大 精度较低 5.4.3.2 固结系数Cv的确定方法 方法二：直接测量法 压缩试验? S-t曲线 由理论公式， H——取试样厚度的一半； 缺点：由于次固结，St不易确定 当U60%时二者非常接近 当U90%时二者差别逐渐加大 (2) 试验结果表明： (1) 方法三：时间平方根法—经验方法 O? S S90 S0=0 O A e.Cv=0.848H2/t90 a.消除瞬时沉降，确定原点0’ b.试验曲线的直线段，表示为： c.做直线 与试验曲线交于点A d.点A对应于横坐标 (Tv=0.848) 方法四：时间对数法—经验方法 自学 （详见P171-172） 1、求某一时刻t的固结度与沉降量 2、求达到某一固结度所需要的时间 3、根据前一阶段测定的沉降－时间曲线，推算以后的沉降－时间关系 以公式 为例 确定： 测定： e-p曲线或者e-lgp曲线 查定： 算定： 3.计算步骤 e e1 e2 p1 p2 △p p 侧限条件 σz=p p H H/2 H/2 γ,e1 地基最终沉降量——地基变形稳定后基础底面的沉降量 1.基本假设 a.基底附加压力是作用在地表的局部柔性荷载 b.只考虑竖向附加应力使土层压缩产生的地基沉降 c.土层压缩时地基土不产生侧向变形，可采用侧限条件下的压缩性指标 为了弥补假定所引起误差，取基底中心点下的附加应力进行计算，以基底中点的沉降代表基础的平均沉降 5.3.3.1 采用分层总和法根据e-p压缩曲线计算沉降量 2.计算公式 εi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 εi土的压缩应变 2.确定基础沉降计算深度 一般土层：σz=0.2σc 3.确定地基分层 土层的分界面 地下水位面 每层厚度hi ≤0.4b 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 软粘土层：σz=0.1σc， 存在基岩：计算至基岩表面 5.计算基础最终沉降量 d 地基沉降计算深度 σc线 σz线 1.绘制基础中心点下地基