[工學(xué)]土的壓縮性與基礎(chǔ)的沉降計(jì)算

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1、第四章土的壓縮性與基礎(chǔ)的沉降計(jì)算1概述2土的壓縮性3無側(cè)向變形條件下的壓縮量公式4基礎(chǔ)的沉降計(jì)算5基礎(chǔ)的沉降計(jì)算的e-lgp曲線法概述土具有壓縮性荷載作用地基發(fā)生沉降荷載大小土的壓縮特性地基厚度一致沉降（沉降量）差異沉降（沉降差）影響結(jié)構(gòu)物的安全和正常使用地基沉降的原因計(jì)算的目的工程實(shí)例墨西哥城基坑開挖引起沉降11層建筑4層建筑新建筑引起原有建筑物開裂建筑物立面高差過大建筑物過長(zhǎng)（長(zhǎng)高比過大）土的壓縮性是指土在壓力作用下體積縮小的性能壓縮量的組成固體顆粒的壓縮土中水的壓縮空氣的排出水的排出占總壓縮量的1/4

2、00不到，忽略不計(jì)壓縮量主要組成部分說明：土的壓縮被認(rèn)為只是由于孔隙體積減小的結(jié)果土的壓縮性無粘性土粘性土透水性好，水易于排出壓縮穩(wěn)定很快完成透水性差，水不易排出壓縮穩(wěn)定需要很長(zhǎng)一段時(shí)間土的固結(jié)：土體在壓力作用下，壓縮量隨時(shí)間增長(zhǎng)的過程土的壓縮性一、室內(nèi)壓縮試驗(yàn)（固結(jié)試驗(yàn)）固結(jié)儀剛性護(hù)環(huán)加壓活塞透水石環(huán)刀底座透水石土樣荷載注意：土樣在豎直壓力作用下，由于環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形低壓固結(jié)儀常規(guī)加荷等級(jí)p為：50、100、200、300、400kpa。每級(jí)荷載要求恒壓要求恒壓24小時(shí)

3、，稱慢速壓縮試驗(yàn)法高壓固結(jié)儀常規(guī)加荷等級(jí)p為：500、600、700kpa…。在實(shí)際工程中，為減少室內(nèi)試驗(yàn)工作量，每級(jí)荷載恒壓1~2小時(shí)測(cè)定其壓縮量，在最后一級(jí)荷載下才壓縮到24小時(shí)，稱快速壓縮試驗(yàn)法。研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律Vv＝e0Vs＝1H0/(1+e0)H0Vv＝eVs＝1H1/(1+e)H1s土樣在壓縮前后變形量為s，整個(gè)過程中土粒體積和底面積不變p二、e-p曲線土粒高度在受壓前后不變整理其中根據(jù)不同壓力p作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制e-p曲線，為壓縮曲線e0eppee-p曲線曲

4、線A曲線B曲線A壓縮性＞曲線B壓縮性根據(jù)e-p曲線可以得到三個(gè)壓縮性指標(biāo)：1.壓縮系數(shù)a2.壓縮模量Es3.體積壓縮系數(shù)mV1.壓縮系數(shù)ap1p2e1e2M1M2e0epe-p曲線△p△e《規(guī)范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2評(píng)價(jià)土的壓縮性a1-2＜0.1MPa-1低壓縮性土0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中壓縮性土a1-2≥0.5MPa-1高壓縮性土2.壓縮模量Es土在側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變的比值，或稱為側(cè)限壓縮模量說明：土的壓縮模量Es與土的的壓縮系

5、數(shù)a成反比，Es愈大，a愈小，土的壓縮性愈低體積壓縮系數(shù)mv：?jiǎn)挝粔簯?yīng)力引起的體積變化3.體積壓縮系數(shù)mve0e1e2e30p1p2p3時(shí)間t時(shí)間t壓力p孔隙比ep2p1p3土的變形特性（1）土的壓縮過程需經(jīng)歷一定時(shí)間才能完成，其原因是土中水和氣體的排出及土結(jié)構(gòu)排列的調(diào)整需要一定的時(shí)間。ep軟粘土密實(shí)砂土e0e0（2）砂土達(dá)到壓縮穩(wěn)定所需的時(shí)間要比黏土短的多。e0bcpoi壓力p孔隙比e0aa’彈性變形塑性變形（3）土的壓縮變形包括彈性變形和塑性變形兩部分。e0ep（4）土的壓縮性隨著壓力的變形而減小e-l

6、gp曲線及有關(guān)指標(biāo)當(dāng)采用半對(duì)數(shù)的直角坐標(biāo)來繪制室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)e-p關(guān)系時(shí)，就得到了e-lgp曲線。三、現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)當(dāng)遇到以下情況時(shí)使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：（1）地基土為粉、細(xì)砂，取原狀土樣很困難；（2）地基為軟土，土樣取不上來；（3）土層不均勻，土試樣尺寸小，代表性差。承壓板有足夠剛度，面積不應(yīng)小于0.25m2,軟土不應(yīng)小于0.5m2,基坑寬度不應(yīng)小于承壓板寬度或直徑的三倍。地基土現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)p-s曲線無側(cè)向變形條件下的壓縮量公式地基變形的計(jì)算方法彈性理論法分層總和法——最常用應(yīng)力歷史法斯肯普頓-比倫法應(yīng)力路徑法有

7、限元法最終沉降量S：t∞時(shí)地基最終沉降穩(wěn)定以后的最大沉降量，不考慮沉降過程。計(jì)算方法：以一維側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)土的壓縮特性為基礎(chǔ)的分層總和法分層總和法基本假定和基本原理：假設(shè)基底壓力為線性分布；附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算；側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)，只發(fā)生單向沉降；只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)初始沉降和次固結(jié)沉降；將地基分成若干層，認(rèn)為整個(gè)地基的最終沉降量為各層沉降量之和。理論上不夠完備，缺乏統(tǒng)一理論；單向壓縮分層總和法是一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)性方法。天然土層彈性的線性變形彈性理論計(jì)算附加應(yīng)力簡(jiǎn)化假設(shè)計(jì)算地基變形量只考慮固結(jié)沉降量體積高度體積高度體積

8、高度體積高度d地面基底?1、分層計(jì)算的原因：①土層性質(zhì)不同；②精度要求。2、壓縮層的確定①一般土層：σz=0.2σs；②軟粘土層：σz=0.1σs；③一般房屋基礎(chǔ)：Zn=B(2.5-0.4lnB)；④基巖或不可壓縮土層。沉降計(jì)算深度基礎(chǔ)的沉降計(jì)算(1)求出基底壓力p和基底凈壓力p0；(2)地基分層Hi；(3)確定各分層面上自重應(yīng)力?s分布；(4)確定地基中附加應(yīng)力?z分布；(5)確定計(jì)算深度zn；(6)計(jì)算平均自