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1、学习必备 欢迎下载 第七章 建筑物基础沉降的计算 第一节 土的压缩性 1 压缩性 概念：土在压力作用下体积减小的特性叫做压缩性 2 体积减小机理 土矿物颗粒的压缩；孔隙中水和空气的压缩；水和空气从孔隙中被挤出。土是压缩主要由于土中孔隙体积的减少，也就是说孔隙中一部分水和空气被挤出，封闭气体被压缩；同时，土颗粒相应发生移动，重新排列，靠拢挤紧。对饱和土来说，则其压缩主要是由于孔隙水的挤出。3 土的压缩表现 竖向变形和侧向变形 一 压缩试验 1 压缩曲线 室内侧限压缩仪（固结仪）渗透固结（主固结、固结）：孔隙水的排出需要经过一定的时间过程，这个时间过程叫做渗透固结。次固结（次压缩）：孔隙水停止排出
2、后，土还继续随时间的发展而产生变形，这个时间过程叫做次固结。室内侧限压缩实验不能完全符合土的实际工作情况，因为 1 取样，土受到扰动 2尺寸小，代表性差 3 土样表面切削不平 4 土样环刀摩擦力和缝隙 2 压缩系数和压缩指数（2012 重点）1）压缩系数 a：它表示单位压力变化引起的空隙比变化，即直线 M1M2 的斜率，负号表示土的空隙比随压力的增大而减小。公式，(附加：土的压缩系数是土在侧限条件下空隙比减小量与有效应力增量的比值，即 e-p曲线中某一压力段的割线斜率。)2）体积压缩系数 mv（体积变形模量）（2012 重点）：单位应力变化引起的土的单位体积变化。3）压缩指数 Cc：（附加：土
3、体在侧限条件下空隙比减小量与有效应力常用对数值增量的比值，即 e-logp曲线中某一压力段的直线斜率。）4）膨胀指数 Ce 学习必备 欢迎下载 3 土的弹性变形和残余变形 1）弹性变形：土在压力除去以后可以恢复的那部分变形。2）残余变形：土在压力除去以后不能恢复的那部分变形。4 压缩模量（2012 重点）压缩模量 Es：不仅反映土的弹性变形，而且同时反映土的残余变形，是一个随压力而变化的数值。它是指土在侧限压缩条件下，在受压方向上的应力与相应的应变之间的比值，公式 5 侧压力系数和泊松比 侧压力系数（静止土压力系数 K0）：侧限压缩实验中，水平压力的增量对于竖向压力的增量的比值，公式 土的泊松
4、比（侧膨胀系数）：土侧向应变与竖向应变的比值，它与土的侧压力系数有一定的关系。推导略。6 土的天然压密状态和前期固节压力 1）前期固结压力：该土层在地质历史上曾经受过的并已固结稳定的最大有效压力。前期固结压力Pc；目前上覆土层的自重应力P0。2）超固结土：Pc 大于 P0，土层在其自然沉积过程中曾经在较大压力下压密稳定，但以后可能因为侵蚀或冲刷等原因而卸荷，致使残留下来的土所具有的密度超过了它在目前自重应力下所对应的密度，这种土就称为超固结土。3）正常固结土：Pc 等于 P0，该土层在自然沉积过程中所发生的固结作用一直随着土层的不断沉积而相应发生，在固结过程中没用受过侵蚀或其他卸载作用。4）欠
5、固结土：Pc 小于 P0，表明这土层因沉积历史短或由于湿度条件和盐类胶结作用等的影响，在土自重应力下还未完成其固结作用，这种土称为欠固结土。5）超固结比 OCR（20XX 年概念）：Pc 比 P0 的值；等于 1，正常固结土；大于 1，超固结土；小于 1，欠固结土。6）确定土的前期固结压力的方法：A.卡萨格兰地法 二 载荷试验 1 载荷试验 隙体积的减少也就是说孔隙中一部分水和空气被挤出封闭气体被压缩同仪固结仪渗透固结主固结固结孔隙水的排出需要经过一定的时间过程这作情况因为取样土受到扰动尺寸小代表性差土样表面切削不平土样环刀学习必备 欢迎下载 2 地基应力与应变关系 1）直线变形阶段 2）局部
6、剪切阶段 3）完全破坏阶段 3 变形模量 1）土的变形模量 E0：在单轴受力且无侧限条件下土的应力与应变之比。公式，2）土的压缩模量和变形模量二者的换算（20XX 年简述）4 弹性模量 1）弹性模量：从土的弹性或瞬时应变来看，法向应力与相应的土的弹性应变的比值叫做土的弹性模量。2）由于土的弹性应变远远小于土的总应变，所以土的弹性模量远大于土的压缩模量或变形模量。3）土的弹性模量常用无侧限压缩实验和不排水剪切试验经过反复加荷卸荷求得。根据实验结果，以轴向应力为纵坐标，轴向应变为横坐标，求得通过原点的应力与应变的关系曲线，则原点切线的斜率就是土的弹性模量。思考题：1 通过固结实验可以得到哪些土的压
7、缩性指标？如何求得？压缩系数（e-p）；压缩指数（e-logp）；压缩模量（e-p）；静止侧压力系数 2 通过现场荷载实验可以得到哪些土力学性质指标？地基承载力；变形模量 隙体积的减少也就是说孔隙中一部分水和空气被挤出封闭气体被压缩同仪固结仪渗透固结主固结固结孔隙水的排出需要经过一定的时间过程这作情况因为取样土受到扰动尺寸小代表性差土样表面切削不平土样环刀学习必备 欢迎下载 第二节 基础最终沉降量的计算 最终沉降量：地基变形完全稳定时地基表面的最大竖向变形就是基础的最终沉降量。瞬时沉降：荷载作用下由于土的畸变所引起，并在荷载作用后立即发生。固结沉降：由于孔隙水排出而引起土体积的减小所造成，缓慢
8、发生，占沉降量的主要部分。次固结沉降：由于超静水压力消散后在恒值有效应力作用下土骨架的蠕变所致。一 瞬时沉降量的计算 1 计算公式 1）均质地基：公式 2）成层地基：最上面一层土的厚度大于荷载面积的尺寸时，瞬时表面位移按均质地基计算；可压缩粘性土层下卧有刚性地层时，瞬时沉降量按上式计算，但系数 Cd 值改用；当有限厚度的坚硬上层位于较厚的可压缩土层上时，乘以修正系数，公式 3）绝对刚性基础的倾斜 矩形基础；公式 圆型基础：公式 4）挖方的隆起 2 弹性参数的估计 3 塑性区开展的校正 二 固结沉降量的计算 1 分层总和法 1）假定；分层总和法的基本公式；2）分层时厚度的选择：2 规范推荐的沉降
9、计算公式 1）沉降计算公式；2）规范法计算基础最终沉降量的具体5 步骤；3）附加题目地基平均应力系数：均从基底某点下至地基任意深度Z 范围内的附加应力（分布图）面积 A 对基底附加应力与地基深度的乘积p0*Z 之比值，隙体积的减少也就是说孔隙中一部分水和空气被挤出封闭气体被压缩同仪固结仪渗透固结主固结固结孔隙水的排出需要经过一定的时间过程这作情况因为取样土受到扰动尺寸小代表性差土样表面切削不平土样环刀学习必备 欢迎下载 公式：3 根据前期固结压力计算固结沉降量 正常固结土的沉降计算；超固结土的沉降计算；欠固结土的沉降计算；4 考虑侧向变形的固结沉降量的计算 5 相邻荷载对基础沉降的影响（20X
10、X 年简述）相邻基础荷载对地基变形的影响；大面积地面荷载对柱基内侧附加沉降的计算 三 砂性土地基的沉降计算 四 次固结沉降量的计算 附加讨论基础最终沉降量的方法：弹性理论法、分层总和法、应力历史法、应力路径法和斯肯普顿比伦法。隙体积的减少也就是说孔隙中一部分水和空气被挤出封闭气体被压缩同仪固结仪渗透固结主固结固结孔隙水的排出需要经过一定的时间过程这作情况因为取样土受到扰动尺寸小代表性差土样表面切削不平土样环刀学习必备 欢迎下载 第三节 基础沉降随时间变化的计算（固结理论）一 饱和土的渗透固结外荷作用下饱和土骨架和孔隙水的分担作用。太沙基有效应力原理及其意义。（20XX 年概念、20XX 年简述
11、）1 有效应力：土中任意截面上都包含有土粒截面积和土骨架孔隙截面积，如图。通过土粒接触点传递的粒间应力，称为土中有效应力，它是控制土的体积变形和强度两者变化的土中应力。2 孔隙应力：通过土中孔隙传递的应力称为孔隙应力，或孔隙压力。3 总应力：土中某点的有效应力和孔隙应力之和。4 有效应力原理：饱和土中任意点的总应力 总是等于有效应力加上孔隙水压力；或有效应力 总是等于总应力减去孔隙水压力。二 单向渗透固结的微分方程式及其解答（太沙基单向固结理论）。1 适用条件：（2008 简述）荷载面积远大于可压缩土层的厚度，地基中孔隙水主要沿竖向渗流。2 基本假设（参考版）。（2008 简述、2010 简述
12、）1）土层是均质、各向同性和完全饱和的；2）土粒和孔隙水都是不可压缩的；3）土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的，因此土层的固结和土中水的渗流都是竖向的；4）土中水的渗流服从达西定律；5）在渗透固结中，土的渗透系数 k 和压缩系数 a 都是不变的常数；6）外荷是一次骤然施加的，在固结过程中保持不变；7）土体变形完全由土层中超孔隙水压力消散引起的。3 微分方程的建立。（20XX 年计算与论述）（20XX 年重点）三 固结度。1 固结度（压密度）概念（20XX 年概念）：固结度（附加版）是指地基土层在某一压力作用下，经历 t 时间所产生的固结变形量与最终固结变形量之比值，或土层中孔隙水压力的消散程
13、度，亦称固结比，公式，隙体积的减少也就是说孔隙中一部分水和空气被挤出封闭气体被压缩同仪固结仪渗透固结主固结固结孔隙水的排出需要经过一定的时间过程这作情况因为取样土受到扰动尺寸小代表性差土样表面切削不平土样环刀学习必备 欢迎下载 2 平均固结度。对于竖向排水情况，由于固结变形与有效应力成正比，所以某一时刻有效应力图面积和最终有效应力图面积之比值，成为竖向平均固结度。见图。公式，四 成层地基上建筑物基础沉降与时间关系的计算。五 基础沉降与时间关系的经验估算法。六 讨论。隙体积的减少也就是说孔隙中一部分水和空气被挤出封闭气体被压缩同仪固结仪渗透固结主固结固结孔隙水的排出需要经过一定的时间过程这作情况
14、因为取样土受到扰动尺寸小代表性差土样表面切削不平土样环刀学习必备 欢迎下载 第四节 沉降计算中存在的问题 一 应力应变间的关系。把地基假设成直线变形体，直接应用了弹性理论的解答。低压缩性土，荷载不大，基础底面平均压力不超过土的比例界限，应力应变成直线关系；荷载加大，不行了，高压缩性土也不成了。二 土的压缩性指标的选定。基础最终沉降量计算公式中可以看出：基础沉降计算的准确性与土的压缩性指标有着密切的关系，压缩性指标*。三 地基变形计算的精确度问题 第五节 沉降观测要点 隙体积的减少也就是说孔隙中一部分水和空气被挤出封闭气体被压缩同仪固结仪渗透固结主固结固结孔隙水的排出需要经过一定的时间过程这作情况因为取样土受到扰动尺寸小代表性差土样表面切削不平土样环刀