地基基礎(chǔ)-- 土的壓縮性和地基沉降計(jì)算

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1、3土的壓縮性和地基沉降計(jì)算土具有壓縮性（內(nèi)因）基礎(chǔ)荷載（外因）地基變形基礎(chǔ)沉降沉降過大不均勻沉降地基變形設(shè)計(jì)要求：控制基礎(chǔ)沉降≤建筑物地基容許變形值。問題的提出：影響沉降大小的因素外因：建筑物荷載的大小和分布；內(nèi)因：地基土層的類型、分布、各土層厚度及其壓縮性；不均勻沉降原因分析與危害原因：（1）建筑物荷載分布不均勻；（2）地基土層壓縮性不同。危害：引起超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，影響建筑物的安全和正常使用。學(xué)習(xí)本章的目的：根據(jù)地基土層剖面情況，各層土的物理力學(xué)性質(zhì)和上部荷載，計(jì)算地基的變形值，并控制其在容許范圍之內(nèi)。研究地基土變形特性：壓縮、固結(jié)、滲流、蠕變。3.1土的壓縮性土的壓

2、縮性：土在壓力作用下體積縮小的特性。引起土體壓縮的原因：內(nèi)因：1）土粒的壓縮；2）土中水的壓縮；3）土中空氣的壓縮；4）空氣及水從孔隙中被排出。外因：基礎(chǔ)荷載的作用。飽和土的壓縮性原理飽和土的壓縮主要是由于外荷載作用下孔隙水被擠出，以致孔隙減小所致的。飽和土的壓縮量＝孔隙體積的減小量壓縮、固結(jié)、滲流、蠕變壓縮：壓力作用下，土體體積縮小。固結(jié)：壓力作用下，土體壓縮量隨時間增長。滲流：壓力作用下，孔隙水分在土體中流動與排出。蠕變：壓力不變，變形隨時間持續(xù)增長。滲透固結(jié)：與自由水的滲透速度有關(guān)的飽和土固結(jié)過程。壓縮試驗(yàn)：壓縮試驗(yàn)（固結(jié)試驗(yàn)）：研究土的壓縮性大小及其特征的室內(nèi)試驗(yàn)方法。包括單

3、軸壓縮試驗(yàn)、側(cè)限壓縮試驗(yàn)及三軸壓縮試驗(yàn)。側(cè)限壓縮試驗(yàn)：土樣在壓力作用下只能在鉛直方向產(chǎn)生壓縮，而不能產(chǎn)生側(cè)向的變形。側(cè)限壓縮試驗(yàn)的適用范圍：壓縮土層厚度較小。側(cè)限壓縮試驗(yàn)?zāi)康模捍_定土在各級壓力作用下孔隙比的變化，繪制壓縮曲線，確定相關(guān)壓縮性指標(biāo)。側(cè)限壓縮試驗(yàn)裝置試驗(yàn)過程中：（1）Vs不變；（2）A不變。壓縮曲線（e-p曲線）壓縮系數(shù)：壓縮曲線上任一點(diǎn)的切線斜率。定義式：土的壓縮性評價：側(cè)限壓縮模量：土在完全側(cè)限條件下的豎向附加壓應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變增量的比值。定義式：側(cè)限壓縮模量與壓縮系數(shù)的關(guān)系：變形模量：土在側(cè)向自由變形條件下豎向壓應(yīng)力與豎向總應(yīng)變之比。物理意義：與材料力學(xué)中楊氏彈性模

4、量相同。變形模量與側(cè)限壓縮模量的關(guān)系：變形模量一般通過現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)測定。3.2地基最終沉降量計(jì)算地基最終沉降量：指地基土層在荷載作用下，達(dá)到壓縮穩(wěn)定時地基表面的沉降量?；A(chǔ)沉降：指地基土層在荷載作用下，達(dá)到壓縮穩(wěn)定時基礎(chǔ)底面的沉降量。引起地基沉降的原因：內(nèi)因：地基土具有壓縮性；外因：建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的附加應(yīng)力引起地基發(fā)生壓縮變形。計(jì)算地基最終沉降量的目的：確定建筑物的最大沉降量、沉降差、傾斜和局部傾斜，并判斷其是否超出容許的范圍，以便進(jìn)行地基變形設(shè)計(jì)。計(jì)算方法：（1）分層綜合法；（2）規(guī)范法。分層綜合法基本假設(shè)：（1）地基是均質(zhì)、各向同性的半無限線性變形體：地基附加應(yīng)力可按彈

5、性理論計(jì)算；（2）在壓力作用下，地基土只發(fā)生垂直單向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形：可采用側(cè)限壓縮指標(biāo)。單一壓縮土層的沉降計(jì)算：單向壓縮分層綜合法分層綜合法計(jì)算步驟計(jì)算基底中心點(diǎn)下各點(diǎn)地基附加應(yīng)力（每0.4B深度計(jì)算一點(diǎn)）并繪于基礎(chǔ)中心點(diǎn)右側(cè)；按比例繪制地基土層分布剖面圖和基礎(chǔ)剖面圖；計(jì)算地基自重應(yīng)力，并按比例繪于基礎(chǔ)中心線左側(cè)；計(jì)算基底壓力（中心荷載或偏心荷載作用）；計(jì)算基底附加壓力；計(jì)算地基（基礎(chǔ)）最終沉降量（疊加）。計(jì)算各分層土的壓縮量；地基分層界面確定原則：（1）不同土層分界面；（2）地下水位面；（3）≤0.4B；（4）基底附近分層薄些。確定地基沉降計(jì)算深度；分層總和法評價：采用側(cè)限條

6、件下的壓縮性指標(biāo)，以沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)的分層計(jì)算加以總和?；A(chǔ)沉降量按基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基附加應(yīng)力計(jì)算，以彌補(bǔ)壓縮性指標(biāo)偏小的不足。地基沉降量等于受壓層范圍內(nèi)各土層壓縮量的總和：存在一個沉降計(jì)算深度。優(yōu)點(diǎn)：物理意義明確。不足：對堅(jiān)硬地基偏大，對軟弱地基偏小。規(guī)范法計(jì)算第i層土壓縮量公式：平均附加應(yīng)力系數(shù)：地基最終沉降量計(jì)算公式沉降計(jì)算深度的確定對獨(dú)立基礎(chǔ)：當(dāng)存在相鄰荷載影響時：規(guī)范法評價：（1）是另一種形式的分層綜合法；（2）引入平均附加應(yīng)力系數(shù)；（3）引入地基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。沉降分析中的若干問題土的回彈與再壓縮（1）土不為完全彈性體（2）土經(jīng)壓縮后壓縮性降低。粘性土沉降組成瞬時沉降：

7、加載瞬時地基發(fā)生的沉降。地基土只發(fā)生剪切變形，沒有體積變形。固結(jié)沉降：孔壓消散，應(yīng)力轉(zhuǎn)移，引起土骨架變形。次固結(jié)沉降：有效應(yīng)力不變，土骨架隨時間繼續(xù)發(fā)生變形。土的應(yīng)力歷史：土體在歷史上曾經(jīng)受到過的應(yīng)力狀態(tài)。先期固結(jié)壓力：土在其生成歷史中曾受過的最大有效固結(jié)壓力。正常固結(jié)土超固結(jié)土欠固結(jié)土土層應(yīng)力歷史的描述：3.3地基沉降與時間的關(guān)系碎石土、砂土：透水性強(qiáng)，壓縮性低，沉降完成歷時短。飽和粘性土：滲透性小，壓縮性高，固結(jié)過程歷時長。土的滲透性（滲流）達(dá)西定律（