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1、4 工业与民用建筑地基岩土体工业与民用建筑地基岩土体变形及稳定性分析变形及稳定性分析本章学习要求本章学习要求（1 1 1 1）理解地基与基础的概念及类型和特点，）理解地基与基础的概念及类型和特点，）理解地基与基础的概念及类型和特点，）理解地基与基础的概念及类型和特点，了解工业与民用建筑的主要工程地质问题。了解工业与民用建筑的主要工程地质问题。了解工业与民用建筑的主要工程地质问题。了解工业与民用建筑的主要工程地质问题。（2 2 2 2）理解并掌握应力、自重应力、基底压力）理解并掌握应力、自重应力、基底压力）理解并掌握应力、自重应力、基底压力）理解并掌握应力、自重应力、基底压力和地基中附加应力的概
2、念及其简单的应用。和地基中附加应力的概念及其简单的应用。和地基中附加应力的概念及其简单的应用。和地基中附加应力的概念及其简单的应用。（3 3 3 3）了解地基的最终沉降量和固结度的概念，）了解地基的最终沉降量和固结度的概念，）了解地基的最终沉降量和固结度的概念，）了解地基的最终沉降量和固结度的概念，并了解它们的具体应用。并了解它们的具体应用。并了解它们的具体应用。并了解它们的具体应用。（4 4 4 4）了解地基强度的概念，理解并掌握地基）了解地基强度的概念，理解并掌握地基）了解地基强度的概念，理解并掌握地基）了解地基强度的概念，理解并掌握地基承载力的含义、分类及其确定方法。承载力的含义、分类及
3、其确定方法。承载力的含义、分类及其确定方法。承载力的含义、分类及其确定方法。4.1 4.1 概述概述uu工业建筑工业建筑工业建筑工业建筑是指供工业生产用的建筑物。包括车是指供工业生产用的建筑物。包括车是指供工业生产用的建筑物。包括车是指供工业生产用的建筑物。包括车间、仓库、热电站、水塔、烟囱和栈桥等。间、仓库、热电站、水塔、烟囱和栈桥等。间、仓库、热电站、水塔、烟囱和栈桥等。间、仓库、热电站、水塔、烟囱和栈桥等。uu民用建筑民用建筑民用建筑民用建筑是居住建筑和公共建筑的总称。是居住建筑和公共建筑的总称。是居住建筑和公共建筑的总称。是居住建筑和公共建筑的总称。居住建筑居住建筑居住建筑居住建筑是指
4、供生活起居用的建筑物，例如住是指供生活起居用的建筑物，例如住是指供生活起居用的建筑物，例如住是指供生活起居用的建筑物，例如住宅、宿舍等。宅、宿舍等。宅、宿舍等。宅、宿舍等。公共建筑公共建筑公共建筑公共建筑是指供进行社会活动的非生产性建筑是指供进行社会活动的非生产性建筑是指供进行社会活动的非生产性建筑是指供进行社会活动的非生产性建筑物，例如办公楼、图书馆、学校、医院、剧院、物，例如办公楼、图书馆、学校、医院、剧院、物，例如办公楼、图书馆、学校、医院、剧院、物，例如办公楼、图书馆、学校、医院、剧院、体育馆、展览馆、商店、车站等。体育馆、展览馆、商店、车站等。体育馆、展览馆、商店、车站等。体育馆、展
5、览馆、商店、车站等。世界排名第一的佩重纳世界排名第一的佩重纳斯大厦，高斯大厦，高452m建筑工程建筑工程世界世界排名排名第三第三的上的上海金海金茂大茂大厦，厦，高高420m上上海海东东方方电电视视塔塔纽约世贸中心，高纽约世贸中心，高417m,第四第四舟山市新城大桥舟山市新城大桥（东海飞燕）（东海飞燕）4.1.1 4.1.1 地基与基础地基与基础uu（1 1）地基）地基 由于建筑物的兴建，导致岩土体中某一范围内原由于建筑物的兴建，导致岩土体中某一范围内原由于建筑物的兴建，导致岩土体中某一范围内原由于建筑物的兴建，导致岩土体中某一范围内原来的应力状态发生了变化。来的应力状态发生了变化。来的应力状态
6、发生了变化。来的应力状态发生了变化。这部分由建筑物荷载这部分由建筑物荷载这部分由建筑物荷载这部分由建筑物荷载引起应力变化的岩土体叫地基。即承受建筑物全引起应力变化的岩土体叫地基。即承受建筑物全引起应力变化的岩土体叫地基。即承受建筑物全引起应力变化的岩土体叫地基。即承受建筑物全部荷载的那部分岩土体。部荷载的那部分岩土体。部荷载的那部分岩土体。部荷载的那部分岩土体。地基又分持力层及下卧层两部分，直接与基础接地基又分持力层及下卧层两部分，直接与基础接地基又分持力层及下卧层两部分，直接与基础接地基又分持力层及下卧层两部分，直接与基础接触的岩土体叫持力层。持力层下部的岩土体叫下触的岩土体叫持力层。持力层
7、下部的岩土体叫下触的岩土体叫持力层。持力层下部的岩土体叫下触的岩土体叫持力层。持力层下部的岩土体叫下卧层。卧层。卧层。卧层。地基可分为天然地基与人工地基两大类地基可分为天然地基与人工地基两大类地基可分为天然地基与人工地基两大类地基可分为天然地基与人工地基两大类 人工地基，可分为人工土基和桩基两种。人工地基，可分为人工土基和桩基两种。人工地基，可分为人工土基和桩基两种。人工地基，可分为人工土基和桩基两种。4.1.1 4.1.1 地基与基础地基与基础uu（2 2）基础）基础 建筑物的基础也可叫建筑物的基础也可叫建筑物的基础也可叫建筑物的基础也可叫建筑物的下部结构，建筑物的下部结构，建筑物的下部结构
8、，建筑物的下部结构，是建筑物在地面以下是建筑物在地面以下是建筑物在地面以下是建筑物在地面以下的那一部分。它的作的那一部分。它的作的那一部分。它的作的那一部分。它的作用是承受整个建筑物用是承受整个建筑物用是承受整个建筑物用是承受整个建筑物的重量及作用在建筑的重量及作用在建筑的重量及作用在建筑的重量及作用在建筑物上的所有荷载，并物上的所有荷载，并物上的所有荷载，并物上的所有荷载，并将它们传递给地基。将它们传递给地基。将它们传递给地基。将它们传递给地基。4.1.2 4.1.2 主要工程地质问题主要工程地质问题uu区域稳定性问题区域稳定性问题uu斜坡稳定性问题斜坡稳定性问题uu地基稳定性问题地基稳定性
9、问题uu建筑物配置的工程地质论证问题建筑物配置的工程地质论证问题uu地下水的侵蚀性问题地下水的侵蚀性问题uu地基的施工条件问题地基的施工条件问题 主要的工程地质问题是主要的工程地质问题是地基稳定性问题地基稳定性问题中国东部丘陵，平原地中国东部丘陵，平原地面变形为主，采矿、过面变形为主，采矿、过量开采地下水是主要诱量开采地下水是主要诱发因素发因素中国北部大兴安岭北中国北部大兴安岭北段山区岩土冻融为主段山区岩土冻融为主中国北部内陆高原、盆中国北部内陆高原、盆地沙漠化、盐渍化地沙漠化、盐渍化中国西南、中南部地中国西南、中南部地区，崩滑流为主，降区，崩滑流为主，降雨是主要诱发因素雨是主要诱发因素西部青
10、藏高原岩土冻西部青藏高原岩土冻融为主融为主西安地裂缝西安地裂缝破坏道路桥梁西安地裂缝破坏道路桥梁西安地裂缝破坏道路桥梁西安地裂缝破坏道路桥梁苏锡常地区地面沉苏锡常地区地面沉降范围不断扩大降范围不断扩大无锡苏州上海嘉兴南通常州镇江杭州嘉兴年沉降率嘉兴年沉降率50mm,50mm,苏州、常州苏州、常州20mm20mm左右，上海左右，上海小于小于10mm10mm1986198619861986年年年年1991199119911991年年年年1999199919991999年年年年上海地面沉降：使城市防洪设施标准降低，上海地面沉降：使城市防洪设施标准降低，外滩防洪挡水墙越筑越高外滩防洪挡水墙越筑越高上海
11、地面不均匀沉降：上海地面不均匀沉降：给地铁与磁悬浮列车运行安全造成威胁给地铁与磁悬浮列车运行安全造成威胁天津市地面沉天津市地面沉降不断加深降不断加深u天津塘沽沉降天津塘沽沉降中心最大沉降量中心最大沉降量超过超过3 3米米3 3 3 3米米米米天津市地面沉降 两种效应：一是产生垂向沉降与水平位移，这属两种效应：一是产生垂向沉降与水平位移，这属两种效应：一是产生垂向沉降与水平位移，这属两种效应：一是产生垂向沉降与水平位移，这属于于于于变形问题变形问题变形问题变形问题；二是土体是否发生破坏或失去稳定；二是土体是否发生破坏或失去稳定；二是土体是否发生破坏或失去稳定；二是土体是否发生破坏或失去稳定性，这
12、属于性，这属于性，这属于性，这属于强度问题强度问题强度问题强度问题。应力是指土中单位面积上所承受的力，单位为应力是指土中单位面积上所承受的力，单位为应力是指土中单位面积上所承受的力，单位为应力是指土中单位面积上所承受的力，单位为kPakPakPakPa或或或或MPaMPaMPaMPa。在实际工程中，土中的应力有自重应力、附加应在实际工程中，土中的应力有自重应力、附加应在实际工程中，土中的应力有自重应力、附加应在实际工程中，土中的应力有自重应力、附加应力、渗透压力和构造应力等。力、渗透压力和构造应力等。力、渗透压力和构造应力等。力、渗透压力和构造应力等。4.2 4.2 地基中的应力地基中的应力意
13、意大大利利比比萨萨斜斜塔塔苏州市虎丘塔 此塔建于宋太祖建隆此塔建于宋太祖建隆此塔建于宋太祖建隆此塔建于宋太祖建隆二年，距今已有二年，距今已有二年，距今已有二年，距今已有1036103610361036年历史。塔高年历史。塔高年历史。塔高年历史。塔高47.5m47.5m47.5m47.5m。80808080年代，塔身已向东年代，塔身已向东年代，塔身已向东年代，塔身已向东北方向严重倾斜，不北方向严重倾斜，不北方向严重倾斜，不北方向严重倾斜，不仅塔顶离中心线已达仅塔顶离中心线已达仅塔顶离中心线已达仅塔顶离中心线已达2.31m2.31m2.31m2.31m，而且底层塔身，而且底层塔身，而且底层塔身，而
14、且底层塔身发生不少裂缝，发生不少裂缝，发生不少裂缝，发生不少裂缝，采取采取采取采取在塔四周建造一圈桩在塔四周建造一圈桩在塔四周建造一圈桩在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙，并排式地下连续墙，并排式地下连续墙，并排式地下连续墙，并对塔周围与塔基进行对塔周围与塔基进行对塔周围与塔基进行对塔周围与塔基进行钻孔注浆和树根桩加钻孔注浆和树根桩加钻孔注浆和树根桩加钻孔注浆和树根桩加固塔身固塔身固塔身固塔身，获得成功。，获得成功。，获得成功。，获得成功。加加拿拿大大特特朗朗斯斯康康谷谷仓仓 该谷仓由该谷仓由6565个圆柱筒仓组成，长个圆柱筒仓组成，长59.4m59.4m，宽，宽23.5m23.5m，高，高31
15、.0m31.0m，钢筋混泥土片筏基础，厚，钢筋混泥土片筏基础，厚2m2m，埋置深度，埋置深度3.6m3.6m。谷仓于。谷仓于19131913年秋建成，年秋建成，1010月初贮存谷物月初贮存谷物2.72.7万万t t时发现谷仓明显下沉，谷仓西端下沉时发现谷仓明显下沉，谷仓西端下沉8.88.8m m，东端上抬，东端上抬1.51.5m m，最后，整个谷仓倾斜，最后，整个谷仓倾斜2727。由于谷仓整体刚度较由于谷仓整体刚度较强，在地基破坏后，筒仓完整，无明显裂缝。强，在地基破坏后，筒仓完整，无明显裂缝。1 1 自重应力自重应力 由于土层本身重量产生的应力，称之为由于土层本身重量产生的应力，称之为土的自
16、重应力。土的自重应力。2 2 基底压力基底压力 建筑物荷重是通过建筑物基础底面传给建筑物荷重是通过建筑物基础底面传给地基的，基础底面与地基之间的法向压地基的，基础底面与地基之间的法向压力，称为基底压力。力，称为基底压力。除与基础所受荷载大小及基础的形状、除与基础所受荷载大小及基础的形状、尺寸和埋深有关外，还与基础本身与地尺寸和埋深有关外，还与基础本身与地基土的相对刚度及地基土的性质等有关。基土的相对刚度及地基土的性质等有关。中心荷载作用下基底中心荷载作用下基底压力压力2 2 基底压力基底压力 偏心荷载作用下基底压力偏心荷载作用下基底压力2 2 基底压力基底压力 建筑物荷载作用下在地基中产生的应
17、力建筑物荷载作用下在地基中产生的应力建筑物荷载作用下在地基中产生的应力建筑物荷载作用下在地基中产生的应力。其分布形式与建筑物荷载方式，特征基础形其分布形式与建筑物荷载方式，特征基础形其分布形式与建筑物荷载方式，特征基础形其分布形式与建筑物荷载方式，特征基础形式，地基性质等有关。式，地基性质等有关。式，地基性质等有关。式，地基性质等有关。（1 1）集中铅直荷载作用下）集中铅直荷载作用下）集中铅直荷载作用下）集中铅直荷载作用下3 3 地基中的附加应力地基中的附加应力（2）矩形均布铅直荷载作用下）矩形均布铅直荷载作用下3 3 地基中的附加应力地基中的附加应力（3）条形均布铅直荷载作用下）条形均布铅直
18、荷载作用下 当矩形基础长宽比很大，即当矩形基础长宽比很大，即当矩形基础长宽比很大，即当矩形基础长宽比很大，即A/BA/BA/BA/B10101010时，时，时，时，称为条形基础。称为条形基础。称为条形基础。称为条形基础。3 3 地基中的附加应力地基中的附加应力（4）三角形均布铅直荷载作用下）三角形均布铅直荷载作用下3 3 地基中的附加应力地基中的附加应力（5）铅直附加应）铅直附加应力分布图力分布图3 3 地基中的附加应力地基中的附加应力4.3 4.3 地基变形及沉降预测地基变形及沉降预测 地基承受建筑物荷载之后，通常都要发地基承受建筑物荷载之后，通常都要发生变形。地基变形能否损坏建筑物或影生变
19、形。地基变形能否损坏建筑物或影响其正常使用，则需要根据建筑物的结响其正常使用，则需要根据建筑物的结构特性和使用要求，对地基变形量大小构特性和使用要求，对地基变形量大小或不均匀变形限制在一定范围内。这个或不均匀变形限制在一定范围内。这个范围的界限值叫范围的界限值叫地基变形允许值地基变形允许值。1 地基最终沉降量计算n一、分层总和法一、分层总和法地基最终沉降量地基变形稳定后基础底面的沉降量地基最终沉降量地基变形稳定后基础底面的沉降量1.基本假设基本假设n地地基基是是均均质质、各各向向同同性性的的半半无无限限线线性性变形体，可按弹性理论计算土中应力变形体，可按弹性理论计算土中应力n在压力作用下，地基
20、土不产生侧向变在压力作用下，地基土不产生侧向变形，可采用侧限条件下的压缩性指标形，可采用侧限条件下的压缩性指标 为了弥补假定为了弥补假定所引起误差，取所引起误差，取基底中心点下的基底中心点下的附加应力进行计附加应力进行计算，以基底中点算，以基底中点的沉降代表基础的沉降代表基础的平均沉降的平均沉降2.单一压缩土层的沉降计算单一压缩土层的沉降计算n在一定均匀厚度土层上施加连续均布在一定均匀厚度土层上施加连续均布荷载，竖向应力增加，孔隙比相应减荷载，竖向应力增加，孔隙比相应减小，土层产生压缩变形，没有侧向变小，土层产生压缩变形，没有侧向变形。形。研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律研究土在不同压力
21、作用下，孔隙比变化规律Vve0Vs1H0/(1+e0)H0VveVs1H1/(1+e)pH1s土样在压缩前后变土样在压缩前后变形量为形量为s，整个过，整个过程中土粒体积和底程中土粒体积和底面积不变面积不变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根据不同压力根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制，绘制e-p曲线，曲线，为压缩曲线为压缩曲线pp可压缩土层可压缩土层H1H0s土层竖向应力由土层竖向应力由p1增加到增加到p2，引起孔隙比从，引起孔隙比从e1减小到减小到e2，竖向应力增量为，竖向应力增量为p由于由于所以所以3.3.单向压缩分层总和法单向压缩分层
22、总和法n分别计算基础中心点下地基中各个分分别计算基础中心点下地基中各个分层土的压缩变形量层土的压缩变形量si,基础的平均沉基础的平均沉降量降量s等于等于si的总和的总和ei第第i层土的层土的压缩应变压缩应变4.4.单向压缩分层总和法计算步骤单向压缩分层总和法计算步骤e1i由第由第i层的自重应力均值从土的压缩曲线上层的自重应力均值从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比得到的相应孔隙比 e2i由第由第i层的自重应力均值与附加应力均值之层的自重应力均值与附加应力均值之和从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比和从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比nei土的压缩应变土的压缩应变n1.1.绘制基础中心点下地基中自重应力和
23、附加应力分布曲绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线线n2.2.确定地基沉降计算深度确定地基沉降计算深度n3.3.确定沉降计算深度范围内的分层界面确定沉降计算深度范围内的分层界面n4.4.计算各分层沉降量计算各分层沉降量n5.5.计算基础最终沉降量计算基础最终沉降量n绘制基础中心点下地基中自绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线重应力和附加应力分布曲线n确定基础沉降计算深度确定基础沉降计算深度 一般取附加应力与自重应力一般取附加应力与自重应力的比值为的比值为20处，即处，即z=0.2c处的深度作为沉降计算深度的处的深度作为沉降计算深度的下限下限n确定地基分层确定地基分层1.
24、1.不同土层的分界面与地下水位不同土层的分界面与地下水位面为天然层面面为天然层面2.2.每层厚度每层厚度hi 0.4bn计算各分层沉降量计算各分层沉降量 根据自重应力、附加应力曲线、根据自重应力、附加应力曲线、e-p压缩曲线计算任一分层沉降量压缩曲线计算任一分层沉降量 对于软土，应该取对于软土，应该取z=0.2c处，若沉降深度范围内存在基处，若沉降深度范围内存在基岩时，计算至基岩表面为止岩时，计算至基岩表面为止n计算基础最终沉降量计算基础最终沉降量d地基沉降计算深度地基沉降计算深度c线线z线线n二、规范法二、规范法n由建筑地基基础设计规范由建筑地基基础设计规范（GB500072002）提出提出
25、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基沉降计算经验系数 均质地基土，在侧限条件下，压缩模量均质地基土，在侧限条件下，压缩模量Es不随深度而变，不随深度而变，从基底至深度从基底至深度z的压缩量为的压缩量为附加应力面积附加应力面积深度深度z范围内的范围内的附加应力面积附加应力面积附加应力通附加应力通式式z=K p0代入代入引入平均附引入平均附加应力系数加应力系数因此附加应力因此附加应力面积表示为面积表示为因此因此利用附加应力面积利用附加应力面积A的等代值计算地基任意深度范围
26、内的的等代值计算地基任意深度范围内的沉降量，因此第沉降量，因此第i层沉降量为层沉降量为根据分层总和法基本原理可得成根据分层总和法基本原理可得成层地基最终沉降量的基本公式层地基最终沉降量的基本公式zi-1地基沉降计算深度地基沉降计算深度znzizzi-153 4612b12345612aip0ai-1p0p0p0第第n层层第第i层层ziAiAi-1 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范(GBJ7-89)(GBJ7-89)(GBJ7-89)(GBJ7-89)n四、例题分析四、例题分析n【例】某厂房柱下单独方形基础，已知基础底面积尺寸某厂房柱下单独方形基础
27、，已知基础底面积尺寸为为4m4m，埋深埋深d1.0m，地基为粉质粘土，地下水位距地基为粉质粘土，地下水位距天然地面天然地面3.4m。上部荷重传至基础顶面上部荷重传至基础顶面F1440kN,土的土的天然重度天然重度 16.0kN/m,饱和重度饱和重度 sat17.2kN/m，有关有关计算资料如下图。试分别用分层总和法和规范法计算基计算资料如下图。试分别用分层总和法和规范法计算基础最终沉降（已知础最终沉降（已知fk=94kPa）3.4md=1mb=4mF=1440kN50 1002003000.900.920.940.96en【解答】解答】nA.A.分层总和法计算分层总和法计算1.1.计算分层厚度
28、计算分层厚度每层厚度每层厚度hi 0.4b=1.6m，地，地下水位以上分两层，各下水位以上分两层，各1.2m，地下水位以下按，地下水位以下按1.6m分层分层2.2.计算地基土的自重应力计算地基土的自重应力自重应力从天然地面起算，自重应力从天然地面起算，z的取值从基底面起算的取值从基底面起算z(m)c(kPa)01.22.44.05.67.21635.2 54.4 65.9 77.4 89.03.3.计算基底压力计算基底压力4.4.计算基底附加压力计算基底附加压力3.4md=1mF=1440kNb=4m自重应力曲线自重应力曲线附加应力曲线附加应力曲线5.5.计算基础中点下地基中附加应力计算基础中
29、点下地基中附加应力用角点法计算，过基底中点将荷载面四等分，计算边长用角点法计算，过基底中点将荷载面四等分，计算边长l=b=2m，z=4Kcp0,Kc由表确定由表确定z(m)z/bKcz z(kPa)c c(kPa)z /czn(m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.60.25000.22290.15160.08400.05020.032694.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.00.240.147.26.6.确定沉降计算深度确定沉降计算深度zn根据根据z=0.2c的确定原则，由计算结果，取的确定原则，由计算结果，取z
30、n=7.2m7.7.最终沉降计算最终沉降计算根据根据e-曲线曲线，计算各层的沉降量，计算各层的沉降量z(m)z(kPa)01.22.44.05.67.294.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.0c(kPa)h(mm)12001600160016001600c(kPa)25.644.860.271.783.2z(kPa)88.970.444.325.315.6z+c(kPa)114.5115.2104.597.098.8e10.9700.9600.9540.9480.944e20.9370.9360.9400.9420.940e1i-e2i1+e
31、1i0.06180.01220.00720.00310.0021si(mm)20.214.611.55.03.4按分层总和法求得基础最终沉降量为按分层总和法求得基础最终沉降量为s=si=54.7mmnB.B.规范法计算规范法计算1.1.c 、z分布及分布及p0计算值见分层总和法计算过程计算值见分层总和法计算过程2.2.确定沉降计算深度确定沉降计算深度zn=b(2.50.4lnb)=7.8m3.3.确定各层确定各层Esi4.4.根据计算尺寸，查表得根据计算尺寸，查表得到平均附加应力系数到平均附加应力系数5.5.列表计算各层沉降量列表计算各层沉降量siz(m)01.22.44.05.67.200.
32、61.22.02.83.6152925771615381617429e20.9370.9360.9400.9420.94054.77.8l/bz/b3.9aaz(m)0.25000.24230.21490.17460.14330.12050.113600.29080.51580.69840.80250.867608861aizi-ai-1zi-1(m)0.29080.22500.18260.10410.06510.0185Esi(kPa)7448s(mm)20.714.711.24.83.30.9s(mm)55.6根据计算表所示根据计算表所示z=0.6m,sn=0.9mm 0.025 si=5
33、5.6mm满足规范要求满足规范要求 6.6.沉降修正系数沉降修正系数j s 根据根据Es=6.0MPa，fk=p0，查表得到，查表得到ys=1.17.7.基础最终沉降量基础最终沉降量 s=ys s=61.2mm2 2 地基沉降与时间关系地基沉降与时间关系 细粒土体在建筑物荷载作用下，一般需经较长细粒土体在建筑物荷载作用下，一般需经较长细粒土体在建筑物荷载作用下，一般需经较长细粒土体在建筑物荷载作用下，一般需经较长时间才能达到沉降稳定。时间才能达到沉降稳定。时间才能达到沉降稳定。时间才能达到沉降稳定。工程实际中，有时不仅需要估计最终沉降量，工程实际中，有时不仅需要估计最终沉降量，工程实际中，有时
34、不仅需要估计最终沉降量，工程实际中，有时不仅需要估计最终沉降量，而且需要估计达到某一沉降量所需要的时间或而且需要估计达到某一沉降量所需要的时间或而且需要估计达到某一沉降量所需要的时间或而且需要估计达到某一沉降量所需要的时间或建筑完工后某一时间产生的沉降量。建筑完工后某一时间产生的沉降量。建筑完工后某一时间产生的沉降量。建筑完工后某一时间产生的沉降量。2 2 地基沉降与时间关系地基沉降与时间关系 关于沉降量与时间的关系，目前的计算一般以关于沉降量与时间的关系，目前的计算一般以关于沉降量与时间的关系，目前的计算一般以关于沉降量与时间的关系，目前的计算一般以单向固结理论为基础。单向固结理论为基础。单
35、向固结理论为基础。单向固结理论为基础。单向渗透固结理论假设士体是均质、饱和的，单向渗透固结理论假设士体是均质、饱和的，单向渗透固结理论假设士体是均质、饱和的，单向渗透固结理论假设士体是均质、饱和的，固结过程中渗透系数和压缩系数均为常量，土固结过程中渗透系数和压缩系数均为常量，土固结过程中渗透系数和压缩系数均为常量，土固结过程中渗透系数和压缩系数均为常量，土中排水和压缩只限垂直单向，孔隙水的流动服中排水和压缩只限垂直单向，孔隙水的流动服中排水和压缩只限垂直单向，孔隙水的流动服中排水和压缩只限垂直单向，孔隙水的流动服从达西定律，外荷一次瞬时施加且在固结过程从达西定律，外荷一次瞬时施加且在固结过程从
36、达西定律，外荷一次瞬时施加且在固结过程从达西定律，外荷一次瞬时施加且在固结过程中保持不变。中保持不变。中保持不变。中保持不变。2 2 地基沉降与时间关系地基沉降与时间关系 地基土在固结过程中某一世间地基土在固结过程中某一世间地基土在固结过程中某一世间地基土在固结过程中某一世间t t的固结沉降量的固结沉降量的固结沉降量的固结沉降量StSt与固结与固结与固结与固结稳定的最终沉降量稳定的最终沉降量稳定的最终沉降量稳定的最终沉降量S S的比值，即：的比值，即：的比值，即：的比值，即：固固固固结结结结度度度度：就就就就是是是是指指指指在在在在某某某某一一一一固固固固结结结结应应应应力力力力作作作作用用用
37、用下下下下，经经经经某某某某一一一一时时时时间间间间t t后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程度。后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程度。后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程度。后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程度。2 2 地基沉降与时间关系地基沉降与时间关系 另一表达式：另一表达式：另一表达式：另一表达式：该式含义：地基土在固结过程中某一时间该式含义：地基土在固结过程中某一时间该式含义：地基土在固结过程中某一时间该式含义：地基土在固结过程中某一时间t t的的的的固结沉降量固结沉降量固结沉降量固结沉降量StSt与固结稳定时的最终沉降量与固结稳定时的最终沉降量与固结稳定时的最终沉降量与固结稳定
38、时的最终沉降量S S的的的的比值。比值。比值。比值。推导公式：推导公式：推导公式：推导公式：4.4 4.4 地基强度及承载力确定地基强度及承载力确定1 1 地基强度及承载力的含义地基强度及承载力的含义uu地地地地基基基基在在在在建建建建筑筑筑筑物物物物荷荷荷荷载载载载的的的的作作作作用用用用下下下下，内内内内部部部部应应应应力力力力发发发发生生生生变变变变化，表现在两方面：化，表现在两方面：化，表现在两方面：化，表现在两方面：一一一一种种种种是是是是由由由由于于于于地地地地基基基基土土土土在在在在建建建建筑筑筑筑物物物物荷荷荷荷载载载载作作作作用用用用下下下下产产产产生生生生压压压压缩缩缩缩变
39、变变变形形形形，引引引引起起起起基基基基础础础础过过过过大大大大的的的的沉沉沉沉降降降降量量量量或或或或沉沉沉沉降降降降差差差差，使使使使上部结构倾斜，造成建筑物沉降；上部结构倾斜，造成建筑物沉降；上部结构倾斜，造成建筑物沉降；上部结构倾斜，造成建筑物沉降；另另另另一一一一种种种种是是是是由由由由于于于于建建建建筑筑筑筑物物物物的的的的荷荷荷荷载载载载过过过过大大大大，超超超超过过过过了了了了基基基基础础础础下下下下持持持持力力力力层层层层所所所所能能能能承承承承受受受受荷荷荷荷载载载载的的的的能能能能力力力力而而而而使使使使地地地地基基基基产产产产生生生生剪剪剪剪切滑动破坏。切滑动破坏。切滑
40、动破坏。切滑动破坏。1 1 地基强度及承载力的含义地基强度及承载力的含义uu在设计建筑物基础时，必须满足下列条件：在设计建筑物基础时，必须满足下列条件：在设计建筑物基础时，必须满足下列条件：在设计建筑物基础时，必须满足下列条件：强度强度强度强度承载力承载力承载力承载力容许承载力容许承载力容许承载力容许承载力 变形变形变形变形变形量（沉降量）变形量（沉降量）变形量（沉降量）变形量（沉降量）容许沉降量容许沉降量容许沉降量容许沉降量uu地地地地基基基基强强强强度度度度是是是是指指指指地地地地基基基基在在在在建建建建筑筑筑筑物物物物荷荷荷荷重重重重作作作作用用用用下下下下抵抵抵抵抗抗抗抗破破破破坏的能
41、力坏的能力坏的能力坏的能力。1 1 地基强度及承载力的含义地基强度及承载力的含义uu地基在同时满足变形和强度两个条件下，单位地基在同时满足变形和强度两个条件下，单位地基在同时满足变形和强度两个条件下，单位地基在同时满足变形和强度两个条件下，单位面积所能承受的最大荷载，称为面积所能承受的最大荷载，称为面积所能承受的最大荷载，称为面积所能承受的最大荷载，称为地基承载力地基承载力地基承载力地基承载力。l l可分为：基本值可分为：基本值可分为：基本值可分为：基本值f f0 0、标准值、标准值、标准值、标准值f fk k、设计值、设计值、设计值、设计值f f基本值：由单项试验指标所确定的。基本值：由单项
42、试验指标所确定的。基本值：由单项试验指标所确定的。基本值：由单项试验指标所确定的。标准值：按标准方法试验并经统计处理后的。标准值：按标准方法试验并经统计处理后的。标准值：按标准方法试验并经统计处理后的。标准值：按标准方法试验并经统计处理后的。设计值：经基础宽度和深度修正后用于设计的。设计值：经基础宽度和深度修正后用于设计的。设计值：经基础宽度和深度修正后用于设计的。设计值：经基础宽度和深度修正后用于设计的。2 2 地基承载力的确定方法地基承载力的确定方法uu 按查表法确定地基承载力按查表法确定地基承载力 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GBJ7
43、-89GBJ7-89GBJ7-89GBJ7-89）1 1 1 1）根据野外鉴别结果确定承载力标准值）根据野外鉴别结果确定承载力标准值）根据野外鉴别结果确定承载力标准值）根据野外鉴别结果确定承载力标准值2 2 2 2）根据室内土的物理、力学指标平均值确定）根据室内土的物理、力学指标平均值确定）根据室内土的物理、力学指标平均值确定）根据室内土的物理、力学指标平均值确定地基承载力基本值，乘以回归修正系数获得标地基承载力基本值，乘以回归修正系数获得标地基承载力基本值，乘以回归修正系数获得标地基承载力基本值，乘以回归修正系数获得标准值准值准值准值3 3 3 3）根据标准贯入击数）根据标准贯入击数）根据标
44、准贯入击数）根据标准贯入击数N N N N、轻便触探锤击数、轻便触探锤击数、轻便触探锤击数、轻便触探锤击数N N N N10101010确定承载力标准值确定承载力标准值确定承载力标准值确定承载力标准值uu 按原位试验确定地基承载力按原位试验确定地基承载力工程实际中，常按原位试验所获得的参数来确工程实际中，常按原位试验所获得的参数来确工程实际中，常按原位试验所获得的参数来确工程实际中，常按原位试验所获得的参数来确定地基承载力，其优点在于试验时能保持岩土定地基承载力，其优点在于试验时能保持岩土定地基承载力，其优点在于试验时能保持岩土定地基承载力，其优点在于试验时能保持岩土体的天然结构和含水率，得到
45、的参数与实际情体的天然结构和含水率，得到的参数与实际情体的天然结构和含水率，得到的参数与实际情体的天然结构和含水率，得到的参数与实际情况接近，可靠性较高。况接近，可靠性较高。况接近，可靠性较高。况接近，可靠性较高。可用来确定地基承载力的原位测试有：现场载可用来确定地基承载力的原位测试有：现场载可用来确定地基承载力的原位测试有：现场载可用来确定地基承载力的原位测试有：现场载荷试验、触探试验、旁压试验等。荷试验、触探试验、旁压试验等。荷试验、触探试验、旁压试验等。荷试验、触探试验、旁压试验等。uu 按理论公式确定地基承载力按理论公式确定地基承载力当前，国内外用于计算地基承载力的理论公式当前，国内外
46、用于计算地基承载力的理论公式当前，国内外用于计算地基承载力的理论公式当前，国内外用于计算地基承载力的理论公式较多。均基于土的强度理论，在一定假设条件较多。均基于土的强度理论，在一定假设条件较多。均基于土的强度理论，在一定假设条件较多。均基于土的强度理论，在一定假设条件下，根据地基中塑性变形区发展范围以及整体下，根据地基中塑性变形区发展范围以及整体下，根据地基中塑性变形区发展范围以及整体下，根据地基中塑性变形区发展范围以及整体剪切破坏等不同情况，推导出的计算公式。剪切破坏等不同情况，推导出的计算公式。剪切破坏等不同情况，推导出的计算公式。剪切破坏等不同情况，推导出的计算公式。有三大类：临塑荷载计
47、算公式、临界荷载计算有三大类：临塑荷载计算公式、临界荷载计算有三大类：临塑荷载计算公式、临界荷载计算有三大类：临塑荷载计算公式、临界荷载计算公式、极限承载力计算公式。公式、极限承载力计算公式。公式、极限承载力计算公式。公式、极限承载力计算公式。uu 按理论公式确定地基承载力按理论公式确定地基承载力临塑荷载：基础受中心荷载作用，地基土刚出临塑荷载：基础受中心荷载作用，地基土刚出临塑荷载：基础受中心荷载作用，地基土刚出临塑荷载：基础受中心荷载作用，地基土刚出现剪切破坏（即开始由弹性变形进入塑性变形）现剪切破坏（即开始由弹性变形进入塑性变形）现剪切破坏（即开始由弹性变形进入塑性变形）现剪切破坏（即开
48、始由弹性变形进入塑性变形）时的临界压力。时的临界压力。时的临界压力。时的临界压力。uu 按理论公式确定地基承载力按理论公式确定地基承载力建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范(GBJ7-89)(GBJ7-89)(GBJ7-89)(GBJ7-89)推荐采推荐采推荐采推荐采用地基中塑性变形区的最大深度达到基础宽度用地基中塑性变形区的最大深度达到基础宽度用地基中塑性变形区的最大深度达到基础宽度用地基中塑性变形区的最大深度达到基础宽度的的的的1/41/41/41/4时的荷载（即临界荷载）作为地基承载时的荷载（即临界荷载）作为地基承载时的荷载（即临界荷载）作为地
49、基承载时的荷载（即临界荷载）作为地基承载力的设计值力的设计值力的设计值力的设计值临界荷载计算。临界荷载计算。临界荷载计算。临界荷载计算。uu 按理论公式确定地基承载力按理论公式确定地基承载力极限状态计算：基本假设是把土体作为刚塑极限状态计算：基本假设是把土体作为刚塑极限状态计算：基本假设是把土体作为刚塑极限状态计算：基本假设是把土体作为刚塑性体，在剪切破坏前不显示任何变形，破坏后性体，在剪切破坏前不显示任何变形，破坏后性体，在剪切破坏前不显示任何变形，破坏后性体，在剪切破坏前不显示任何变形，破坏后则在恒值压力下产生塑流。按条形基础简化：则在恒值压力下产生塑流。按条形基础简化：则在恒值压力下产生
50、塑流。按条形基础简化：则在恒值压力下产生塑流。按条形基础简化：（1 1 1 1）略去了基底以上土的抗剪强度；）略去了基底以上土的抗剪强度；）略去了基底以上土的抗剪强度；）略去了基底以上土的抗剪强度；（2 2 2 2）略去了上覆土层与基础之间的摩擦力）略去了上覆土层与基础之间的摩擦力）略去了上覆土层与基础之间的摩擦力）略去了上覆土层与基础之间的摩擦力及上覆土层与持力层之间的摩擦力；及上覆土层与持力层之间的摩擦力；及上覆土层与持力层之间的摩擦力；及上覆土层与持力层之间的摩擦力；（3 3 3 3）与基础宽度）与基础宽度）与基础宽度）与基础宽度B B B B相比，基础的长度很大。相比，基础的长度很大。