第4章土的压缩性和地基沉降计算.ppt
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1、1土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算第第4 4章章 土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算4.14.1、概述概述4.2 4.2、土的压缩性、土的压缩性4.3 4.3、地基最终沉降量计算、地基最终沉降量计算4.4 4.4、地基沉降与时间的关系、地基沉降与时间的关系4.5 4.5、固结沉降随时间变化的计算、固结沉降随时间变化的计算4.6 4.6、建筑物沉降观测与地基容许变形、建筑物沉降观测与地基容许变形2土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算要求要求理解:土的压缩性及压缩量的组成(
2、压缩的本质)、判断土的理解:土的压缩性及压缩量的组成(压缩的本质)、判断土的压缩性指标;几种固结土、单向固结理论;固结度。压缩性指标;几种固结土、单向固结理论;固结度。掌握:计算压缩系数、地基沉降。掌握:计算压缩系数、地基沉降。了解:压缩曲线的推导、考虑土层应力历史的地基沉降计算、了解:压缩曲线的推导、考虑土层应力历史的地基沉降计算、固结度的计算、建筑物沉降观测。固结度的计算、建筑物沉降观测。第第4 4章章 土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算3土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算4.14.1、概述、概述由于沉降相互影响,两栋相
3、邻的建筑物上部接触由于沉降相互影响,两栋相邻的建筑物上部接触4土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算基坑开挖,引起阳台裂缝基坑开挖,引起阳台裂缝4.14.1、概述、概述两栋建筑物上部接触?两栋建筑物上部接触?阳台出现裂缝?阳台出现裂缝?5土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算土具有压缩性荷载作用地基发生沉降均匀沉降(沉降量)差异沉降(沉降差)建筑物上部结构产生变形及附加应力影响结构物的安全和正常使用什么是土的压缩性?什么是土的压缩性?4.14.1、概述、概述6土力学与基础工程土力学与基础工程
4、第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算4.24.2、土的压缩性、土的压缩性土的压缩性土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性是指土在压力作用下体积缩小的特性。压缩量的组成压缩量的组成n固体颗粒的压缩固体颗粒的压缩n孔隙中水的压缩孔隙中水的压缩n空气的排出空气的排出n水的排出水的排出占总压缩量的占总压缩量的1/400不到,不到,忽略不计忽略不计压缩量主要组成部分压缩量主要组成部分说明:说明:土的压缩是由于孔隙体积减小的结果土的压缩是由于孔隙体积减小的结果无粘性土无粘性土粘性土粘性土透水性好,水易于排出透水性好,水易于排出压缩稳定很快完成压缩稳定很快完成透水性差透水性差,水不
5、易排出水不易排出压缩稳定需要很长时间压缩稳定需要很长时间通过压缩实验及压缩指标两方面来介绍土的压缩性通过压缩实验及压缩指标两方面来介绍土的压缩性手握湿砂手握湿砂淤泥淤泥7土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算水槽水槽内环内环环刀环刀透水石透水石试样试样传压板传压板百分表百分表施加荷载,静置至变形稳定施加荷载,静置至变形稳定逐级加大荷载逐级加大荷载测定:测定:轴向变形轴向变形最终得到什么试验结果?最终得到什么试验结果?压缩曲线压缩曲线1 1、侧限压缩试验、侧限压缩试验4.24.2、土的压缩性、土的压缩性8土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章
6、章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算压缩曲线:压缩过程中,压缩曲线:压缩过程中,e e与与p p之间的关系曲线之间的关系曲线e-p(e-lg-lgp)曲线曲线Vve0Vs1H0/(1+e0)H0VveVs1H1/(1+e)pH1s基本条件:压缩前后变基本条件:压缩前后变形量为形量为s,整个过程中整个过程中土土粒体积和底面积粒体积和底面积不变,不变,高度有变化?高度有变化?土粒高度在受土粒高度在受压前后不变压前后不变整理整理其中其中即可绘制即可绘制e-p(e-lgp)曲线曲线加载前加载前加载后加载后4.24.2、土的压缩性、土的压缩性9土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的
7、压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算e0eppee-p曲线曲线曲线曲线A曲线曲线B曲线曲线A、B哪个压缩性大哪个压缩性大?曲线愈陡,在相同压力增量作用下,土的孔隙比减少得愈显著,土的压缩曲线愈陡,在相同压力增量作用下,土的孔隙比减少得愈显著,土的压缩性愈高。有没有什么指标可直接用于比较土体的压缩性?性愈高。有没有什么指标可直接用于比较土体的压缩性?压缩性指标压缩性指标4.24.2、土的压缩性、土的压缩性10土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算2 2、压缩性指标、压缩性指标(1 1)压缩系数)压缩系数a(2 2)压缩模量)压缩模量Es
8、(3 3)变形模量)变形模量E04.24.2、土的压缩性、土的压缩性11土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲线曲线pe曲线上任意一点的斜率,表曲线上任意一点的斜率,表示相应示相应P P作用下的压缩性作用下的压缩性在工程上,采用割线斜率表在工程上,采用割线斜率表示土的压缩性示土的压缩性建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范用用p1100kPa、p2200kPa对应的压缩系数对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性。评价土的压缩性。na1-20.1MPa-1低压缩性土;低压缩性土;a1-20.5MPa-1高
9、压缩性土高压缩性土n0.1MPa-1a1-20.5MPa-1中压缩性土中压缩性土(1 1)压缩系数)压缩系数a:压缩曲线上任一点的切线斜率,压缩曲线上任一点的切线斜率,MPa-14.24.2、土的压缩性、土的压缩性12土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算(2 2)、压缩模量)、压缩模量Es土在土在侧限侧限条件下竖向竖向压应力与竖向总应变的比值,条件下竖向竖向压应力与竖向总应变的比值,MpaMpa详见详见P71P71说明:说明:土的压缩模量土的压缩模量Es与土的的压缩系数与土的的压缩系数a成反比,成反比,Es愈愈大,大,a愈小,土的压缩性愈低
10、愈小,土的压缩性愈低(3)变形模量)变形模量E0土在土在无侧限无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值,条件下竖向压应力与竖向总应变的比值,MpaMpa 。研究土的压缩性指标有何意义?研究土的压缩性指标有何意义?可用于计算地基沉降可用于计算地基沉降4.24.2、土的压缩性、土的压缩性13土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算4.34.3、地基最终沉降量计算、地基最终沉降量计算研究表明:研究表明:粘性土地基在基粘性土地基在基底压力作用下的沉降量底压力作用下的沉降量S由由三种不同的原因引起三种不同的原因引起次固结沉降 Ss主固结沉降完成以后,在有
11、效应力不变条件下,由于土骨架的蠕变特性引起主固结沉降完成以后,在有效应力不变条件下,由于土骨架的蠕变特性引起的变形。的变形。初始沉降Sd有限范围的外荷载作用下地基由于发有限范围的外荷载作用下地基由于发生侧向位移生侧向位移(即剪切变形即剪切变形)引起的。引起的。主固结沉降Sc由于超孔隙水压力逐渐向有效应力转化而发生的土渗透固结变形引起的。由于超孔隙水压力逐渐向有效应力转化而发生的土渗透固结变形引起的。是地基变形的主要部分。是地基变形的主要部分。tSSd:初始沉降Ss:次固结沉降Sc:主固结沉降本节研究的是主固结沉降本节研究的是主固结沉降14土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地
12、基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算地基最终沉降量:在附加应力作用下,地基变形地基最终沉降量:在附加应力作用下,地基变形稳定稳定后后基础底面基础底面的沉降量。的沉降量。意义:确定建筑物的最大沉降值、差异沉降值和倾斜度,判断是否满足要求。意义:确定建筑物的最大沉降值、差异沉降值和倾斜度,判断是否满足要求。常用计算方法:分层总和法、常用计算方法:分层总和法、规范法规范法最终沉降量最终沉降量S S:t t时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量,不考虑沉降过程。时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量,不考虑沉降过程。不可压缩层不可压缩层可压缩层可压缩层z=pp主固结沉降4.34.3、地基最终沉降量计算、地基最终
13、沉降量计算15土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算(1 1)、基本假定及原理)、基本假定及原理(a a)假设基底压力为线性分布)假设基底压力为线性分布 (b b)附加应力用弹性理论计算)附加应力用弹性理论计算(c c)只发生竖向沉降)只发生竖向沉降(d d)只计算固结沉降,不计瞬时沉降和次固结沉降)只计算固结沉降,不计瞬时沉降和次固结沉降(e e)将地基分成若干层,认为整个地基的最终沉降将地基分成若干层,认为整个地基的最终沉降量为各层沉降量之和量为各层沉降量之和:1 1、分层总和法、分层总和法从基本假定及原理;计算公式;计算步骤三方面介绍从
14、基本假定及原理;计算公式;计算步骤三方面介绍4.34.3、地基最终沉降量计算、地基最终沉降量计算16土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算(2 2)、计算公式:)、计算公式:最终沉降量:最终沉降量:各分层沉降量:各分层沉降量:P73 P73式式4-124-124.34.3、地基最终沉降量计算、地基最终沉降量计算平均附加应力平均附加应力17土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算d地面地面基底基底(3 3)、计算步骤:)、计算步骤:p沉降计算深度沉降计算深度p0 d自重应力自重应力附加应力附加应
15、力cznziHi(2)(2)求基底中心点下各层面上的求基底中心点下各层面上的(自重)(自重)cznczn和(附加)和(附加)znzn。cznczn从天然地面算起从天然地面算起 znzn从基底面算起从基底面算起(3)(3)确定计算深度确定计算深度z zn n(1)(1)地基分层地基分层HiHi天然土层面及地下水位线天然土层面及地下水位线每层厚度不宜大于每层厚度不宜大于0.4b0.4b。(5)(5)各层沉降量叠加各层沉降量叠加 S Si i(4)(4)计算每层沉降量计算每层沉降量S Si i 一般土层:一般土层:znzn=0.2=0.2 cznczn;软粘土层:软粘土层:znzn=0.1=0.1
16、cznczn ;基岩或不可压缩土层。基岩或不可压缩土层。4.34.3、地基最终沉降量计算、地基最终沉降量计算18土力学与基础工程土力学与基础工程第第4章章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算n由建筑地基基础设计规范由建筑地基基础设计规范(GB500072011)提出提出n分层总和法的另一种形式分层总和法的另一种形式n沿用分层总和法的假设,并引入平均附加应力系数和地基沉降沿用分层总和法的假设,并引入平均附加应力系数和地基沉降计算经验系数计算经验系数。2 2、规范法、规范法从计算原理及公式;沉降经验修正系数;地基沉降深度计从计算原理及公式;沉降经验修正系数;地基沉降深度计算三算三方面进
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- 压缩性 地基 沉降 计算