[工学]第4章 地基变形计算.ppt

4－1 土的压缩性 一基本概念 土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。试验研究表明，在一般压力（100－600kN)作用下，土粒和水的压缩与土的总压缩量之比是很微小的，因此完全可以忽略不计，所以把土的压缩看作为土中孔隙体积的减小。此时，土粒调整位置，重行排列，互相挤紧。饱和土压缩时，随着孔隙体积的减少土中孔隙水则被排出。 在荷载作用下，透水性大的饱和无粘性土，其压缩过程在短时间内就可以结束。相反 地，粘性土的透水性低，饱和粘性土中的水分只能慢慢排出，因此其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。土的压缩随时间而增长的过程，称为土的固结，对于饱和粘性土来说，土的固结问题是十分重要的。 课后习题4-1 2—7 地基的最终沉降量 一、按分层总和法计算 地基的最终沉降量，通常采用分层总和法进行计算，即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，计算时应先按基础荷载、基础形状和尺寸，以及土的有关指标求得土中应力的分布(包括基底附加压力，地基中的自重应力和附加应力)。 计算地基最终沉降量的分层总和法，通常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，为了弥补这样得到的沉降量偏小的缺陷，通常取基底中心点下的附加应力进行计算。 例题1、某基础长4.8m，宽3m，基底平均压力标准值p=170kpa,基础底面标高处土的自重应力?σ=20kpa,地基为均质粘土层，厚度为1.2m，空隙比e1=0.8，压缩系数a=0.25Mpa-1,粘土层下为不可压缩的岩层。计算基础的最终沉降量。 2、某土层厚5m,原自重压力p1=100kpa，现考虑在该土层上建造建筑物，估计会增加压力△p=150kpa,土的压缩试验结果见表，求土的压缩变形量 例题4-1 课后习题4-2 例题4-2 课后习题4-3 4.2.4 地基变形与时间的关系 一、饱和土的有效应力原理 前述在研究土中自重应力分布时，都只考虑土中某单位面积上的平均应力。实际上，土中任意截面上都包括有土粒和粒间孔隙的面积在内，只有通过土粒接触点传递的粒间应力，才能使土粒彼此挤紧，从而引起土体的变形，而粒间应力又是影响土体强度的一个重要因素，所以粒间应力又称为有效应力。同时，通过土中孔隙传递的压应力，称为孔隙压力，孔隙压力包括孔隙中的水压应力和气压应力。产生于土中孔隙水传递的压应力，称为孔隙水压力。饱和土中的孔隙水压力有静止孔隙水压力和超静孔隙水压力之分 * * 计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标，在一般工程中，常用不允许土样产生侧向变形(侧限条件)的室内压缩试验来测定土的压缩性指标 。 二、压缩曲线和压缩性指标 (一)压缩试验和压缩曲线 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，得出受压前后土粒体积(见图2—25)： 只要测定土样在各级压力户作用下的稳定压缩量后，就可按上式算出相应的孔隙比e，从而绘制土的压缩曲线。 压缩曲线可按两种方式绘制，一种是采用普通直角座标绘制的曲线[图2-6(a)] 在常规试验中，一般按50、100，200，300，400kPa五级加荷，另一种的横座标则取的常用对数取值，即采用半对数直角座标纸绘制成曲线[图2-26(6)]，试验时以·较小的压力开始，采取小增量多级加荷，并加到较大的荷载(例如1000kPa)为止. (二)土的压缩系数和压缩指数 压缩性不同的土，其 曲线的形状是不一样的。曲线愈陡，说明随着压力的增加， 土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高，所以，曲线上任一点的切线斜率a就表示了相应于压力p作用下土的压缩性： 土的压缩性可用图中割线 的斜率表示设割线 与横座标的夹角为 ，则， 为了便于应用和比较，通常采用压力间隔由 增加到 时所得的压缩系数 来评定土的压缩性。 (三)压缩模量(侧限压缩模量) 根据 曲线，可以求算另一个压缩性指标——压缩模量。它的定义是土在完全侧限条件下的竖向附加压应力与相应的应变增量之比值。土的压缩模量可根据下式计算： 亦称侧限压缩模量，以便与一般材料在无侧限条件下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。 三、土的变形模量 土的压缩性指标，除从室内压缩