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1、土力学及地基基础第土力学及地基基础第10讲地讲地基的最终沉降量计算方案基的最终沉降量计算方案 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院本讲知识点：一、分层总和法二、规范法三、几种特殊情况下的地基沉降计算四、地基最终沉降量的组成 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院 HTTP:/DLS.ZZU.E
2、DU.CN 郑州大学远程教育学院 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院5. 算例【例】柱荷载F = 851.2 kN，基础埋深d=0.8 m，基底尺寸lb = 8 m 2 m，地基土层参数如图和下表所示。试用分层总和法计算基础沉降量。压力p/kPa50100200300粉质粘土e0.8990.8550.8070.773淤泥质土e0.92508910.8480.823=18.3kN/m3sat=18.5kN/m3淤泥质土 =17.9kN/m3淤泥粉质粘土0.8m1.2m2.2m5.8mF=851.2kN地基土e-p关系表 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大
3、学远程教育学院【解】（1）地基分层每层厚度按0.4b = 0.8 m, 但地下水位、土层界面出单独分层。为计算方便，第2，3层厚分别取了1.0m。=18.3kN/m3sat=18.5kN/m3淤泥质土 =17.9kN/m3淤泥粉质粘土0.8m1.2m2.2m5.8mF=851.2kN0.4m1.0m1.0m0.8m0.8m0.8m0.8m0.8m0.8m HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院（2）地基竖向自重应力计算kPa2 .6982208 . 0822 .851AGFp（3）地基竖向附加应力计算基底平均压力从地面起算，计算基底以及各层底自重应力。基底附加压力kPa
4、6.548.03.182.69cd0pp按第二章角点法计算附加应力，注意查表时b=1m，z从基底算起。（4）计算每层土自重应力和附加应力平均值。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院分层点编号深度分层厚度自重应力/kPa附加应力/kPa平均自重应力/kPa平均附加应力/kPa0014.654.610.40.422.053.318.353.821.41.030.537.926.345.632.41.038.725.134.631.543.20.845.218.942.022.054.00.851.714.748.516.864.80.858.211.754.913.27
5、5.60.864.69.461.410.686.40.871.17.767.98.697.20.877.96.474.57.0p平均自重应力和附加应力计算表格 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院（5）地基沉降计算深度的确定按zn0.1czn确定，可以估计压缩层下限将在第9分层内，即zn=7.2m，此时zn=6.4kPa, 0.1czn=7.79kPa，满足。（6）地基各分层压缩量计算从e-p关系曲线（或表格）中查得相应于某一分层i的平均自重应力以及平均自重应力与平均附加应力之和的孔隙比，代入下式计算该分层i的压缩量。iiiiiheees1211 HTTP:/DLS.
6、ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院分层号分层号e1ie2isi/cm10.9230.8731.1520.9130.8742.0430.9600.9132.4040.9420.9151.1250.9260.9140.5460.9210.9120.3870.9160.9090.2980.9120.9060.2590.9070.9020.21（7）计算基础中点总沉降量cm38.8issp分层压缩量计算表格 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院二、规范法n由建筑地基基础设计规范（GB50007）推荐；n分层总和法的一种简化形式；n沿用分层总和法的假设，引入平均附加应力
7、系数，重新规定了地基沉降计算深度的标准和地基沉降计算经验系数。假设均质地基土，在侧限条件下，压缩模量Es不随深度而变，从基底至深度z的压缩量为sz0s0sz1sz1EAdzEdzEEhszzniii1. 压缩量的意义土层的压缩量等于附加应力面积与侧限压缩模量的比值。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院2. 附加应力面积和平均附加应力系数zdzpA00附加应力面积dzAzz0引入平均附加应力系数zpAzdzz00因此附加应力面积表示为zpA0sEzps0均质地基的压缩量为引入附加应力计算公式0pz HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院第i层压
8、缩量为)(11011iiiisisiiiiiizzEpEAAsss地基最终沉降量的基本公式zi-1地基沉降计算深度znzizi-153 4612b12345612p0p0第i层zi)(11101iiiinisiniizzEpssAiAi-10pi01pi 3.某一层的压缩量和地基沉降量 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院z第n层地基沉降计算深度znzizi-153 4612b第i层4.沉降计算深度的确定假定计算深度zn，根据基础宽度按表3-5确定厚度z；计算z内土层的压缩量sn，地基沉降计算深度zn应该满足：niinss1025.0n当其下有软弱土层时，尚应向下继续
9、计算，直至软弱土层中所取规定厚度的计算压缩量也满足上式，若计算深度范围内存在基岩，zn可取至基岩表面为止。n当无相邻荷载影响，基础宽度在130m范围内，基础中点的地基沉降计算深度可简化为)ln4.05.2(bbzn HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院)(1110iiiinisisszzEpsszi、zi-1基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m)。ai、ai-1基础底面至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数，查表3-4（注意角点法的使用）；n为了提高计算精度，地基沉降量乘以一个沉降计算经验系数s，可以查表3-3得到。注意： 表3-3中，s的查取需
10、要考虑两个因素：地基最终沉降量修正公式5. 沉降计算经验系数和最终沉降量的修正（1）基底附加压力p0与地基承载力特征值fak的关系；（2）沉降计算范围内压缩模量的当量值Es。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院6. 算例【例】柱荷载F=1190kN，基础埋深d=1.5m，基础底面尺寸4m2m，地基土层如图，试用规范方法求该基础的最终沉降量。（假设周围没有其他荷载，p0=fak）kPa179245 . 124201190AGFpF=1190kN1.5m粘土 =19.5kN/m3, Es=4.5MPa 粉质粘土=19.8kN/m3, Es=5.1MPa 粉砂=19kN/
11、m3, Es=5.0MPa 2.0m4.0m【解】（1）基底压力（2）基底处自重应力kPa295 . 15 .19cdd HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院（3）基底附加压力kPa15029179cd0pp（4）确定沉降计算深度由于不存在相邻荷载的一个影响，所以m5 . 4)ln4 . 05 . 2(nbbz（5）求平均附加应力系数按此计算，沉降量计算至粉质粘土层底面。用角点法：将基础分为4块相同的小面积，查表3-4时b=1m, l=2m, 得到的平均附加应力系数应乘以4。所以z=0，0.5，4.5时，可得平均附加应力系数为1.000，0.9872， 0.5040。
12、 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院（6）每层土变形量和总的变形量)(110iiiisiizzEps可得粘土层、粉质粘土层变形量为16.29， 51.46mm，所以总的变形量为s=67.75mm。0.0226(满足)67.751.510.50404.54.5349.950.52764.24.2216.290.98720.50.511.00002/1=2.000si/si0.025sisiiz/bl/bzi点号 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院（7）zn校核按规范规定，先由表3.5定下zn=0.3m，基础下4.2和4.5m之间的变形量为1
13、.51mm，与总的变形量的比值为0.02260.025，满足要求。（8）计算深度内压缩模量的当量值MPa5)/(ssiiiEAAE（9）确定沉降计算经验系数smm30.8175.672.1sss（10）基础最终沉降量由于p0=fak，压缩模量当量值5.0MPa，查表3.5可得s=1.2。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院p两种计算方法讨论分层总和法 采用侧限指标，结果偏小； 取基底中心轴线下的附加应力计算，进行弥补； 沉降计算深度用应力比方法确定。规范法 分层总和法的简化； 引入平均附加应力系数计算附加应力图面积； 沉降计算深度用变形比方法确定； 提出了沉降计算经
14、验系数。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院三、几种特殊情况下的地基沉降计算1. 薄压缩层地基：可压缩层的厚度h小于等于基底宽度b的1/2时，基底中心点下的附加应力几乎不扩散，任意深度处都等于基底附加压力。计算深度即为可压缩土层厚度。2. 大面积地面堆载（地面填土）： 对原天然地面下产生的附加应力不随深度变化，等于填土自重，自重应力从原天然地面起算；计算填土本身变形时，视其自重应力为附加应力；计算深度取为可压缩土层厚度。3. 地下水位下降： 视新增加的自重应力为附加应力，即新旧水位面之间土层附加应力为三角形分布；新地下水位面以下附加应力不变，为矩形分布。计算深度取为可压缩土层厚度。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院四、地基最终沉降量的组成tossdsd：瞬时沉降、不排水沉降、畸变沉降：加荷瞬间土中孔隙水来不及排出，孔隙体积尚未变化，土体发生剪切畸变，地基土发生剪切变形而产生的沉降。 t1scsc：固结沉降：在荷载作用下，孔隙水逐渐被挤出而体积相应减少，土体逐渐压密所产生的沉降量。ssss: 次固结沉降：此时孔隙水压为零，有效应力不变，由土体蠕变引起。28 结束语结束语