土力学第三章：土的压缩性及地基沉降.ppt
第三章 土的压缩性及地基沉降,地基土体在建筑物荷载作用下会发生变形，建筑物基础随之沉降。在建筑物设计与施工时，应将建筑物的沉降量控制在 规范允许范围内。土的压缩性是导致地基土变形的主要因素。通过室内和现场试验，可求出土的压缩性指标，计算基础的最终沉降量。,第一节 土的压缩性,土 的 固 结：是指土体在压力下作用下体积减小的过程。土体积减小包括：土中水和气体的排出（主要原因）即孔隙的缩小 土颗粒的压缩 土中水和气体的压缩,土压缩变形的快慢，与土中水的渗透速度有很大关系。既使在相同压力条件下，不同土的压缩变形也会差别很大这就是土体自身压缩性指标不同而已。,土体总压缩量1/400,土的压缩性：是指土体在压力下作用下体积减小的特性。,第三章 土的压缩性及地基沉降,一、基本概念,二、土的压缩性指标,压缩试验逐级施加荷载 pi，求出每级荷载下的稳定变形量Si，算出相应压力下的孔隙比 ei。绘出e p曲线，即压缩曲线。,1、压缩试验（固结试验）,第三章 土的压缩性及地基沉降,假定土粒是不可压缩的，即压缩试验前后的土粒体积不变：,二、土的压缩性指标 1、压缩试验（固结试验）,加荷前：,加荷后：,（3.1b）,也可写为广义表达式：,第三章 土的压缩性及地基沉降,（3.1c）,2、压缩系数a(或a1-2),压缩系数a定义：ep曲线上某点的切线斜率：,即压力从“1”状态到“2”状态，孔隙比的变化。,第三章 土的压缩性及地基沉降,第三章 土的压缩性及地基沉降,为便于统一判断土的压缩性，国标建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）规定：,a1-2=,二、土的压缩性指标,定义：指在完全侧限条件下，土竖向应力增量与应变增量的比值。表示土抵抗压缩变形能力的指标之一。,3、压缩模量Es,故,式3-1c为,ES(MPa):,压 缩 性：,15 4,低 中 高,第三章 土的压缩性及地基沉降,一、分层总和法 1、基本假定：a、无侧向变形使结果偏小；b、采用基底中点下的附加应力计算使结果偏大。,第二节 地基的最终沉降量计算,地基最终沉降量是指地基在建筑物荷载作用下最后的稳定沉降量。它是建筑物地基基础设计的重要内容。,2、单一薄层地基变形量计算,公式（3.1c）为,即从“1”受力状态到“2”受力状态，土样的压缩变形为s。,对地基来说：,“1”受力状态，相当于未修建建筑物时的状态，即p1=c,“2”受力状态，相当于已修建建筑物时的状态，即p2=c+z,h1,第三章 土的压缩性及地基沉降,沉降s,第二节 地基的最终沉降量计算,(已知压缩曲线e-p时),(已知压缩模量ES时),所以,Es,另外,沉降s,p2,第二节 地基的最终沉降量计算,3、任意地基变形量计算分层总和法,(已知e-p时),(已知ES时),最终沉降量s：,4、沉降计算深度zn的确定:,5、计算步骤（小结）,1)地基分层 hi0.4b；或12m 土层层面；地下水位面。,3)计算zn,2)计算各分层处ci、zi,6)计算各分层土的沉降量si,7)计算最终沉降量,(已知e-p时),(已知ES时),第二节 地基的最终沉降量计算,（3-5),（3-7),二、地基设计规范法,第二节 地基的最终沉降量计算,同一天然土层采用单一压缩性指标,分层总和法：,1、沉降计算式,式3-7分子为“附加应力图形面积值”：,=Acdfe=Aabfe-Aabdc,=Ai-Ai-1,设Ai=,Ai-1=,所以,-不分层；,引入沉降计算经验系数s,-修正误差。,分层层数多，计算工作大，规范将此简化,（3-7),式中：,分别为第i层、第i-1层的平均附加应力系数，,s按“简化分层总和法”计算的地基沉降量；,s地基最终沉降量；,s沉降计算经验系数，查表32。注：当有多层土时，Es,由L/b、z/b按角点法查表33(p62)；,第三章 土的压缩性及地基沉降,2、沉降计算深度zn,1)按公式计算确定,在深度zn处，向上取厚度为z的计算变形量。z查表31。,2)当b=130m,且无相邻荷载影响时:,第二节 地基最终沉降量计算,看例题！,第三章 土的压缩性及地基沉降,例3-2题,第二节 地基最终沉降量计算,第三章 土的压缩性及地基沉降,三、三种特殊情况下的地基沉降计算,1、薄压缩层地基,（3-7),2、地下水位下降,增加的自重应力即为附加应力！,地面下沉量s为：,第二节 地基最终沉降量计算,第三章 土的压缩性及地基沉降,三、三种特殊情况下的地基沉降计算,3、大面积地面堆载,第三章 土的压缩性及地基沉降,第三节 沉积土层的应力历史,前(先)期固结压力天然土层在历史上所经受过的最大固结压力 就叫前(先)期固结压力pc。超固结比前(先)期固结压力pc与现有土层自重应力P1的比值 就叫超固结比OCR。,OCR1,1、正常固结土,2、超固结土,3、欠固结土,OCR1,OCR=pc/p1=1,第四节 地基沉降与时间的关系,第三章 土的压缩性及地基沉降,一、饱和土的有效应力原理(p31),二、饱和土的渗透固结(p67),式中：,当t=0，,当t=，,结论：饱和土的固结过程就是孔隙水压力的消散和有效应力增长的过程。,当0t，,三、地基沉降与时间的关系,式中：st地基在某一时刻的沉降量；s地基最终的沉降量。,第三章 土的压缩性及地基沉降,当t=0，,当t=，,固结度U的实质是反映地基中孔隙水压力u的消散程度和有效应力 的增长程度：,地基固结度U：,当0t，,0U100%，,时间因数：,第三章 土的压缩性及地基沉降,太沙基一维固结理论：,(3-18),即：,为土层排水固结距离，当为单面排水时，取土层厚度；当为双面排水时，取土层厚度的一半。,土的竖向固结系数：,
