土的压缩性和地基沉降计算.ppt

土的压缩性和地基沉降计算 4.1 土 的 压 缩 性 土体产生体积缩小的原因： 　　(1)固体颗粒的压缩； 　　(2)孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体的溶解； 　　(3)孔隙水和孔隙气体的排出。 4.1.2 压缩试验 在这种仪器中进行试验，由于试样不可能产生侧向变形，只有竖向压缩。于是，我们把这种条件下的压缩试验称为单向压缩试验或侧限压缩试验。土的压缩是由于孔隙体积的减小，所以土的变形常用孔隙比ｅ表示。 VV1=e0·Vs VV1=e0·Vs (1) e?p曲线 　 (2): e?logp曲线 4.1.2.2 土的压缩性指标 （1）压缩系数：曲线上任一点的切线斜率。可表示为： 　　a1-2 0.1MPa-1时，低压缩性土 0.1≤a1-20.5MPa -1时，中压缩性土 　 a1-2 ≥0.5MPa -1时，高压缩性土 （2）压缩指数： e~logp座标系统中压缩曲线的斜率， 　　 　　 (3)压缩模量(侧限压缩模量）： 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（MPa)。即： 　　 4.1.3 土的载荷试验及变形模量 通过载荷试验可测定地基变形模量，地基承载力以及研究土的湿陷性等。 4.1.3.2 变形模量 p1-比例界限荷载， ω－沉降系数，对刚性承压板应取ω＝0.88（方形压板）或0.79（圆形压板）；b－承压板的边长或直径s1－与所取定的比列界限p1相对应的沉降。 4.1.3.3 变形模量和压缩模量关系 一、 区别 　　试验条件不同：土的变形模量E0是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值；而土的压缩模量Es是土体在完全侧限条件下的应力与应变的比值。二、联系　　二者同为土的压缩性指标，在理论上是完全可以相互换算的。由材料力学理论，推导出土的变形模量与压缩模量的关系： 必须指出，此式只不过是E0与Es之间的理论关系。实际上，现场载荷试验测定E0和室内压缩试验测定Es时，由于试验条件的限制和土的不均匀性等因素，使得上式与实测值之间的关系差距较大。根据统计资料，E0值可能是βEs值的几倍，一般说来，土愈坚硬则倍数愈大，而软土的E0值和βEs值比较接近。 4.2 地基最终沉降量计算 地基最终沉降量的计算方法主要有以下几种方法： 1、 分层总和法 2、 规范法 3、 理论公式计算法 4.2.1 分层总和法 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层，计算各分层的压缩量，然后求其总和。 基本假定: 1、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。 2、通常取基底中心点下的附加应力σz进行计算。 VV1=e1·Vs 分层法原理 分层总和法步骤 1、分层： 厚度一般取0.4b(b为基底宽度)或1～2m， 成层土的层面和地下水面是当然的分层面。 分层总和法步骤 2、计算基底下各分层面上的自重应力和附加应力。 分层总和法步骤 3、确定地基沉降计算深度 σzn≤0.2σczn处； 在该深度以下如有高压缩性土，则应继续向下计算至σzn=0.1σczn处； 分层总和法步骤 4 计算各分层土的平均自重应力和平均附加应力。 分层总和法步骤 5 令： 查：e1i、e2i 6、求ΔSi 7、求总沉降量 例题 分层总和法计算地基最终沉降量 4.2.2 规范法分层总和法 4.2.2 规范法分层总和法 4.2.2 规范法分层总和法 4.4 地基变形与时间的关系 一维固结力学模型 一维固结又称单向固结。土体在荷载作用下土中水的渗流和土体的变形仅发生在一个方向的固结问题。严格的一维固结问题只发生在室内有侧限的固结试验中，实际工程中并不存在。然而，当土层厚度比较均匀，其压缩土层厚度相对于均布外荷作用面较小时，可近似为一维固结问题。 在压力作用下，土体中孔隙水向外排出，体积减小的本质是什么? 下面我们以土的固结模型来说明土固结的力学机理。 4.4.2 一维固结理论 　　《建筑地基基础设计规范》所推荐的地基最终沉降量计算方法是另一种形式的分层总和法。它也采用侧限条件的压缩性指标，并运用了平均附加应力系数计算；还规定了地基沉降计算深度的标准以及提出了地基的沉降计算经验系数，使得计算成果接近于实测值。 　　平均附加应力系数的物理意义：分层总和法中地基附加应力按均质地基计算，即地基土的压缩模量Es不