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1、土的土的压缩性与地基沉降性与地基沉降计算算第1页，共49页，编辑于2022年，星期五本章内容3、土的固结、土的固结1、土的压缩性、土的压缩性2、地基沉降量计算、地基沉降量计算第2页，共49页，编辑于2022年，星期五3.1 土的压缩性土的压缩性 沉降沉降：在附加应力作用下，地基土产生体积缩小，从而引起建筑物基础：在附加应力作用下，地基土产生体积缩小，从而引起建筑物基础竖直竖直方向的位移。方向的位移。土的压缩性土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。：土在压力作用下体积缩小的特性。研究土压缩性的常用方法，通常有研究土压缩性的常用方法，通常有室内压缩试验（固结试验）室内压缩试验（固结试验）、现场
2、原位测试现场原位测试。土压缩性的组成固体土颗粒被压缩土中水及封闭气体被压缩水和气体从孔隙中被挤出第3页，共49页，编辑于2022年，星期五水槽内环环刀透水石试样传压板百分表v施加荷载，静置至变形稳定施加荷载，静置至变形稳定v逐级加大荷载逐级加大荷载测定：测定：轴向应力轴向应力轴向变形轴向变形试验结果：试验结果：一、侧限压缩试验一、侧限压缩试验一、侧限压缩试验一、侧限压缩试验第4页，共49页，编辑于2022年，星期五压缩前后压缩前后固相体积固相体积与土样与土样横截面面积横截面面积不变：不变：在不同的压力在不同的压力p下，得到不同的下，得到不同的s，可以计算不同的可以计算不同的e。第5页，共49页
3、，编辑于2022年，星期五二、压缩性指标二、压缩性指标，KPaKPa-1-1或或MPaMPa-1-11、压缩系数：压缩系数：实际工程中，往往用割线斜率表示：实际工程中，往往用割线斜率表示：0100200 3004000.60.70.80.91.0ep(kPa)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a的值，称为土的压缩系数。的值，称为土的压缩系数。第6页，共49页，编辑于2022年，星期五土的类别a1-2(MPa-1)高压缩性土大于等于0.5中压缩性土0.1-0.5低压缩性土小于 0.1第7页，共49页，编辑于2022年，星期五2、压缩指数压缩指数C Cc c：压缩指数压缩指数指标
4、：指标：p低压缩性土低压缩性土中压缩性土中压缩性土高压缩性土高压缩性土第8页，共49页，编辑于2022年，星期五土的压缩性3 3、压缩模量、压缩模量 土体在完全侧限情况下土体在完全侧限情况下,竖向附加应力竖向附加应力 与竖向应变增量与竖向应变增量 之比为压缩模量之比为压缩模量:低压缩性土低压缩性土中压缩性土中压缩性土高压缩性土高压缩性土(e1指自重应力对应的孔隙比指自重应力对应的孔隙比)第9页，共49页，编辑于2022年，星期五静力载荷试验：静力载荷试验：三、静力荷载试验三、静力荷载试验坑底坑底放置一定规格的方形或圆形承压板放置一定规格的方形或圆形承压板逐级加荷载逐级加荷载测定相应荷载作用下地
5、基土的稳定沉降量测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量分析地基土的强度、变形特性分析地基土的强度、变形特性求得容许承载力、变形模量等力学数据求得容许承载力、变形模量等力学数据第10页，共49页，编辑于2022年，星期五反压重物反力梁千斤顶基准梁荷载板百分表荷载试验荷载试验第11页，共49页，编辑于2022年，星期五3.2 地基最终变形计算地基最终变形计算地基最终沉降量地基最终沉降量：地基土在建筑物荷载作用下，变形完全稳定时基底处：地基土在建筑物荷载作用下，变形完全稳定时基底处的最大竖向位移。的最大竖向位移。地基沉降的原因地基沉降的原因：建筑物的荷载产生的附加应力引起；建筑物的荷载产生的附加应力引
6、起；欠固结土的自重引起；欠固结土的自重引起；地下水位下降地下水位下降引起和施工中引起和施工中水的渗流水的渗流。第12页，共49页，编辑于2022年，星期五最终沉降量最终沉降量：各分层沉降量各分层沉降量：（此处（此处i 指压力的级别）指压力的级别）一、单向压缩分层总和法第13页，共49页，编辑于2022年，星期五3 3、计算步骤：、计算步骤：d地面地面基底基底pp0 d 自重应力附加应力沉降计算深度沉降计算深度sziziHi(a)(a)计算原地基中自重应力分布计算原地基中自重应力分布（从地面算起）（从地面算起）(b)(b)基底附加压力基底附加压力p p0 0(c)(c)确定地基中附加应力确定地基
7、中附加应力 z z分布分布(d)(d)确定计算深度确定计算深度z zn n(e)(e)地基分层地基分层HiHi计算各分层的计算各分层的平均自重应力平均自重应力和和平均附加应力平均附加应力。(g)(g)各层沉降量叠加各层沉降量叠加 S Si i(f)(f)计算每层沉降量计算每层沉降量S Si ip p0 0=p-=p-d dz z是由基底附加应力是由基底附加应力 p-d p-d 引起的引起的 一般土层一般土层：z z=0.2=0.2 szsz；软粘土层软粘土层：z z=0.1=0.1 szsz；基岩或不可压缩土层基岩或不可压缩土层。第14页，共49页，编辑于2022年，星期五例：已知柱下单独方形
8、基础，基础地面尺寸为例：已知柱下单独方形基础，基础地面尺寸为 2.5m2.5m，埋深，埋深 2m，作用与基础上，作用与基础上（设计地面标高处）的轴向荷载（设计地面标高处）的轴向荷载 N=1250kN，有关地基勘察资料与基础剖面如图，有关地基勘察资料与基础剖面如图3-14 所所示，土的示，土的 e-p 曲线如图曲线如图3-15所示。试用单向分层总和法计算基础中点最终沉降量。所示。试用单向分层总和法计算基础中点最终沉降量。第15页，共49页，编辑于2022年，星期五(a)(a)计算原地基中自重应力分布计算原地基中自重应力分布（从地面算起）（从地面算起）第16页，共49页，编辑于2022年，星期五(
9、b)(b)基底附加压力基底附加压力p p0 0p p0 0=p-=p-d d第17页，共49页，编辑于2022年，星期五(c)(c)确定地基中附加应力确定地基中附加应力 z z分布分布z z是由基底附加应力是由基底附加应力 p-d p-d 引起的引起的第18页，共49页，编辑于2022年，星期五(d)(d)确定计算深度确定计算深度z zn n 一般土层一般土层：z z=0.2=0.2 szsz；软粘土层软粘土层：z z=0.1=0.1 szsz；基岩或不可压缩土层基岩或不可压缩土层。第19页，共49页，编辑于2022年，星期五(e)(e)地基分层地基分层 H Hi i计算各分层的计算各分层的平
10、均自重应力平均自重应力和和平均附加应力平均附加应力。第20页，共49页，编辑于2022年，星期五(f)(f)计算每层沉降量计算每层沉降量S Si i第21页，共49页，编辑于2022年，星期五(g)(g)各层沉降量叠加各层沉降量叠加 S Si i第22页，共49页，编辑于2022年，星期五二、建筑地基基础设计规范方法 在总结大量实践经验的基础上，对分层总和法的计算结果，作必要的修在总结大量实践经验的基础上，对分层总和法的计算结果，作必要的修正。正。建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2002GB50007-2002）提出的一种计算方法）提出的一种计算方法简称简称“规范法规
11、范法”。规范规范法的实质：法的实质：(1)(1)引入引入平均附加应力系数平均附加应力系数的概念的概念(2)(2)引入一个引入一个沉降计算经验系数沉降计算经验系数ss则修正后的则修正后的地基沉降量为：地基沉降量为：v软粘土软粘土（应力集中）（应力集中）S偏小偏小,s1 v硬粘土硬粘土（应力扩散）（应力扩散）S偏大偏大,s1沉降经验修正系数沉降经验修正系数第23页，共49页，编辑于2022年，星期五1.计算原理设地基土层均质、同一层土的压缩模量不随深度变化设地基土层均质、同一层土的压缩模量不随深度变化第24页，共49页，编辑于2022年，星期五2.计算过程（1）确定分层厚度）确定分层厚度第25页，
12、共49页，编辑于2022年，星期五对于地基的计算深度，即受压层深度，可分两种情况：对于地基的计算深度，即受压层深度，可分两种情况：无相邻荷载的基础中点下无相邻荷载的基础中点下:式中式中b-b-基础宽度，适用于基础宽度，适用于1m50m1m50m范围。范围。存在相邻荷载影响存在相邻荷载影响:：在计算深度：在计算深度ZnZn范围内，第范围内，第i i层土的沉降值层土的沉降值：在：在z zn n处向上取厚度处向上取厚度z z土层的计算沉降量，土层的计算沉降量，z z按规定确定。按规定确定。计算层厚度计算层厚度 z z值的选取值的选取：（2）确定地基变形计算深度）确定地基变形计算深度第26页，共49页，编辑于2022年，星期五（3）计算各土层的压缩变形量）计算各土层的压缩变形量第27页，共49页，编辑于2022年，星期五（4）计算沉降经验系数）计算沉降经验系数第28页，共49页，编辑于2022年，星期五（5）最终沉降量）最终沉降量第29页，共49页，编辑于2022年，星期五第30页，共49页，编辑于2022年，星期五第31页，共49页，编辑于2022年，星期五又因为又因为 p0现有覆盖土的自重应力。现有覆盖土的自重应力。欠固结土欠固结土 土层先期固结压力土层先期固结压力现有覆盖土的自重应力。现有覆盖土的自重应力。第49页，共49页，编辑于2022年，星期五