土的压缩性沉降计算-为主.ppt

第4章 土的压缩性与地基沉降计算 土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。 土的压缩可以只看做是土中水和气体从孔隙中被挤出； 土颗粒相应发生移动，重新排列，靠拢挤紧，土孔隙体积减小 饱和土则主要是孔隙水的挤出。 4.2 土的压缩试验及压缩性指标 （一）固结试验及压缩曲线 （1）试验简介 （2）利用受压前后土粒体积不变和土样截面面积不变两个条件，可求土样压缩稳定后孔隙比ei 两种绘制方式:a、普通坐标绘制 b、半对数直角坐标绘制 （二） 压缩性指标 （1）土的压缩系数α ——e-p 曲线上任一点处的斜率，当压力变化范围不大时，可将 M1M2 一小段曲线用割线来表示。 p1、p2 的确定与压缩性的评价 工程实践中，通常采用压力间隔p1=100kPa 至p2=200kPa时对应的压缩系数α1-2来评价土的压缩性。 （2）压缩模量 侧限压缩模量——简称压缩模量，为土体在完全侧限条件下，竖向附加应力σz与相应的应变增量△εz之比。 （3）体积压缩系数 为土体在完全侧限条件下，竖向（体积）应变与竖向附加应力之比。 （4）压缩指数 如果采用e-lgp曲线，后段接近直线，其斜率cc为： （5）土的回弹与再压缩曲线 △　加压pi后卸载； △　回弹曲线（虚线bc）； 回弹曲线bc并不沿压缩曲线ab回升，平缓； 土卸压回弹，弹性变形可恢复，残余变形不能恢复； △　再压缩曲线cdf df段就像是ab段的延续； (6) 土的弹性模量 4.2.3 现场载荷试验及变形模量 ——在浅层土中进行静载荷试验，可得变形模量 1. 载荷试验 （1）试验装置 一般由加荷稳压装置、反力装置及观测装置三部分组成。 （2）载荷试验p-s曲线 2. 变形模量 E0 变形模量是指土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。 E0的大小值可由载荷试验结果求得。 ——在p-s曲线的直线段或接近于直线段任选一压力p1与 对应的沉降s1 ，利用弹性力学公式反求出地基的变形模量 （3）变形模量与压缩模量的关系 理论上： E0与Es两者是完全可以互相换算的 4.2.5 应力历史对压缩性的影响 土在历史上所经受过的最大竖向有效应力称为先期固结压力（或前期固结压力），用pc表示。 地基压缩层深度（地基变形计算深度）： 一、分层总和法 △　基本方法： 假定地基土为直线变形体； 变形只发生在有限厚度的范围内（即压缩层）； 求出各分层的变形量； 再求总和，作为地基的最终沉降量。 △　基本假定 ①计算上中应力时，地基土是均质、各向同性的半无限体； ②地基土在压缩变形时不允许侧向膨胀（采用完全侧限条件下的压缩性指标）； ③采用基底中心点下的附加应力计算地基的变形量。 单一压缩土层的沉降计算 1、计算原理 在基底中心下取一截面为A的小立柱； 第i层立柱在自重应力作用下，压缩稳定后的孔隙比为e1i ； 土柱高度为hi ； 压力增大至p2i（相当于自重应力与附加应力之和）时，压缩 稳定后的孔隙比为e2i ; 该层土柱的压缩变形量为 2、计算步骤 （1）分层 分层原则： ①厚度hi≤0.4b，且1~2m （b为基础宽度） ②天然土层面及地下水位处都应作为薄层的分界面； （3）确定地基沉降计算深度zn 按σzn／σczi≤0.2（对软土≤0.1）确定 （4）计算各分层土的平均自重应力和平均附加应力； （5）从该土层的压缩曲线中查出相应的e1i 、e2i ； （6）计算每一分层上的变形量△si 例题分析 【解答】 附加应力面积Ai （2）地基沉降计算深度zn ——地基沉降计算深度zn ，可通过试算确定。 要求满足： （3）沉降计算经验系数 当无相邻荷载影响，基础宽度在1～30m范围内时，基础中点的 地基沉降计算深度也可按下列公式估算： 基岩 坚硬岩石补充 a. 计算 规范法与分层总和法的比较 规范法的主要优点： （1）计算工作量简化 附加应力沿深度的分布是非线性的，分层法用上下层面的附加应力的平均值作为分层平均附加应力。分层厚度较大时，将产生较大的误差； 应力面积法采用了精确的“应力面积”的概念，可以按地基的天然层面划分，计算工作量得以简化。 4.4 饱和粘性土地基沉降与时间的关系 土体的固结：指土体在某一压力作用下与时间有关的压缩过程。就饱和土体而言，这是由于孔隙水的逐渐向外排出引起的。 碎石土、砂土：透水性好，变形时间短，固结快 粘性土：固结时间长 一、饱和土中的有效应