土的壓縮性和地基沉降計(jì)算.ppt

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1、4地基變形計(jì)算1目錄4.1土的壓縮性4.2地基最終沉降量計(jì)算4.3地基沉降與時(shí)間的關(guān)系4.4固結(jié)沉降隨時(shí)間變化的計(jì)算2土的壓縮性：土在壓力作用下體積縮小的特性?；靖拍町?dāng)壓力在100~600kPa時(shí)，土顆粒與水的壓縮量很小，可以忽略不計(jì)。在壓力作用下，土體壓縮的實(shí)質(zhì)是土孔隙體積的減小。土的固結(jié)——土的壓縮隨時(shí)間而增長(zhǎng)的過(guò)程。4.1土的壓縮性3重要研究?jī)?nèi)容——土體壓縮性的大小室內(nèi)壓縮試驗(yàn)土的壓縮性指標(biāo)壓縮的實(shí)質(zhì)：就是孔隙中的水和空氣被擠出土體的過(guò)程。44.1.1室內(nèi)側(cè)限壓縮性試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)1.室內(nèi)側(cè)限壓縮性試驗(yàn)室內(nèi)側(cè)限壓縮儀特點(diǎn)：只有豎向變形，而無(wú)側(cè)向變形——完全

2、側(cè)限條件加壓活塞剛性護(hù)環(huán)環(huán)刀底座透水石透水石荷載——分級(jí)施加5室內(nèi)壓縮試驗(yàn)原理Vv0=e0VsVv1=e1VsPVsVsH0H1S孔隙比e0=P——S——e假設(shè)：土樣橫截面積為1，則加荷前土粒體積＝加荷后土粒體積6室內(nèi)壓縮試驗(yàn)曲線e—P曲線e—logP曲線7同一種土，在不同荷載等級(jí)下的壓縮性是不同的。在相同荷載下，不同土的壓縮量或孔隙比減小程度也不同，e-P曲線越陡，土越容易被壓縮。結(jié)論：e-P曲線上任意一點(diǎn)的斜率代表了土在對(duì)應(yīng)荷載P時(shí)的壓縮性大小。2.壓縮性指標(biāo)e—P曲線8（1）壓縮系數(shù)a——表示單位壓應(yīng)力引起的孔隙體積變化單位：MPa-1在壓縮曲線中以曲線上兩

3、點(diǎn)連線的斜率表示壓縮系數(shù)。(負(fù)號(hào)表示隨著壓力P的增加e逐漸減小)壓縮定律：在壓力范圍不大時(shí)，孔隙比的減小值與壓力的增加值成正比。9為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)用上采用e-P曲線上P1=100kPa和P2=200kPa所對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2。用壓縮系數(shù)評(píng)價(jià)土的壓縮性10根據(jù)a1-2來(lái)評(píng)價(jià)土的壓縮性大?。寒?dāng)a1-2<0.1MPa-1時(shí)，屬低壓縮性土；當(dāng)0.1MPa-1?a1-2<0.5MPa-1時(shí)，屬中等壓縮性土；當(dāng)a1-2?0.5MPa-1時(shí)，屬高壓縮性土。用壓縮系數(shù)評(píng)價(jià)土的壓縮性的標(biāo)準(zhǔn)0.10.5MPa-1低中等高a1-211（2）壓縮指數(shù)Cce-logP曲線的后段接近為直

4、線，其斜率Cc稱為壓縮指數(shù)。用Cc評(píng)價(jià)土的壓縮性0.20.4低中等高Cc12定義：土在完全側(cè)限壓縮條件下豎向附加應(yīng)力增量與相應(yīng)應(yīng)變?cè)隽恐?，也稱側(cè)限壓縮模量。（單位：MPa）3.壓縮模量Es13用Es判斷土的壓縮性——常用Es（1-2）基本原則:Es越小，土的壓縮性越高。判別標(biāo)準(zhǔn)：Es<4MPa時(shí)，稱為高壓縮性土；4MPa?Es?20MPa時(shí)，稱為中等壓縮性土；Es?20MPa時(shí)，稱為低壓縮性土。420MPa低中等高Cc144.1.2現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)及變形模量E1.現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)：通過(guò)承壓板對(duì)地基土分級(jí)施加壓力P，觀測(cè)相應(yīng)的變形S，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制P-s曲線，判斷土的變

5、形特性。加荷穩(wěn)壓裝置反力裝置觀測(cè)裝置152.變形模量E0定義：土體在無(wú)側(cè)限條件下（即三向應(yīng)力條件下）的應(yīng)力與應(yīng)變的比值。彈性理論解答確定方法：現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)。s1P1如果P-s沒(méi)有直線段，建議對(duì)中、高壓縮性土取S1=0.02b及其對(duì)應(yīng)荷載P1、對(duì)砂土及低壓縮性土取S1=（0.01～0.015）b及其對(duì)應(yīng)荷載P1代入上式計(jì)算。16變形模量E0與壓縮模量Es的關(guān)系土的側(cè)膨脹系數(shù)μ（泊松比）：無(wú)側(cè)限條件下受壓時(shí)，側(cè)向應(yīng)變與豎向應(yīng)變的比值；土的側(cè)壓力系數(shù)K0：側(cè)限條件下受壓時(shí)，側(cè)向應(yīng)力與豎向應(yīng)力的比值；廣義虎克定律174.2地基最終沉降量計(jì)算最終沉降量——地基土層在上部結(jié)構(gòu)

6、荷載作用下達(dá)到壓縮穩(wěn)定時(shí)基礎(chǔ)底面的沉降量。常用計(jì)算方法——分層總和法、規(guī)范法計(jì)算原理——薄壓縮層地基沉降計(jì)算需滿足的條件：（1）薄壓縮層H<0.5b(b為基礎(chǔ)寬度)；（2）σz近似沿深度成直線分布。結(jié)論：一維壓縮——室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)成果184.2.1分層總和法1.分層總和法假設(shè)：（1）基底附加壓力p0是作用在地表的局部柔性荷載，對(duì)非均質(zhì)地基，由其引起的附加應(yīng)力可按均質(zhì)地基計(jì)算；（2）只考慮豎向附加應(yīng)力使土層壓縮產(chǎn)生的地基沉降；（自重應(yīng)力下的沉降已完成）（3）土層壓縮時(shí)地基土不發(fā)生側(cè)向變形，即完全側(cè)限條件，可采用側(cè)限壓縮試驗(yàn)的結(jié)果。19將地基劃分為薄壓縮層，采用土層

7、一維壓縮變形量的基本計(jì)算公式，分別計(jì)算基礎(chǔ)中心點(diǎn)下各薄層的變形量，最后求將各土層的壓縮變形量總和。2.基本原理203.計(jì)算步驟1）分層：將基底以下土分成若干薄層，分層原則：天然土層界面和地下水位必須作為分層界面；各分層厚度滿足:Hi≤0.4B；2)計(jì)算基底中心點(diǎn)下各分層界面的自重應(yīng)力σcz和附加應(yīng)力σz；并繪制應(yīng)力分布曲線；3）確定地基沉降計(jì)算深度Zn—應(yīng)力比法滿足σzn=0.2σczn的深度Zn可作為壓縮層的下限對(duì)于高壓縮性土則應(yīng)滿足σz=0.1σcz在沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)存在有基巖時(shí)，可取至基巖表面為止。214)計(jì)算各分層土的平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力：5)令按

8、各分層的e