土力学与地基基础(地基土的变形)

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1、修建新建筑物：引起原有建筑物开裂第四章地基变形地基沉降与不均匀沉降的实例高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除建筑物立面高差过大建筑物过长地基沉降一致沉降（沉降量）差异沉降（沉降差）导致结果：建筑物上部结构产生附加应力，引起上部结构开裂，影响结构物的安全和正常使用土体的压缩性，以及荷载的作用，使得地基发生沉降。影响因素：荷载大小；土的压缩特性；地基厚度；一、土的压缩性（一）基本概念土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。土体压缩的组成部分:水和气体从孔隙中挤出水和封闭气体被压缩固体土颗粒被压缩压缩变形的快慢与土的渗透性有关。透水性大，其压缩过程在短时间内就

2、可以结束。相反，透水性小，其压缩稳定所需的时间要长。可忽略不计（主要孔隙体积减小即e的减小）（二）压缩试验及压缩性指标常用侧限条件的室内压缩试验来测定土的压缩性指标。1、压缩试验在每级荷载作用下将土样压至稳定后，再加下一级荷载，根据每级荷载作用下的稳定变形量Δsi，计算孔隙比ei，从而绘制压缩曲线e-p曲线2、压缩曲线为求土样压缩稳定后的孔隙比，利用受压前后土粒体积不变和土样横截面积不变的两个条件，得出受压后的孔隙比：只要测定土样在各级压力作用下的稳定压缩量后，就可按上式算出相应的孔隙比e，从而绘制土的压缩曲线。Δsiiie-p曲线3、压缩性指标（1）压缩

3、系数（a)定义：曲线上任意点的切线斜率，表示相应压力下土的压缩性不同的土压缩系数不同，同一种土也不一样a1-2常用作比较土的压缩性大小土的类别a1-2(MPa-1)高压缩性土≥0.5中压缩性土0.1-0.5低压缩性土<0.1在压缩曲线上，横座标取压力的常用对数取值，即采用半对数直角座标纸绘制成的曲线e-lgp（2）压缩指数(Cc)曲线后半段接近直线，压缩指数取该直线段的斜率。压缩指数越大，压缩性越大低压缩性土中压缩性土高压缩性土（3）压缩模量(侧限压缩模量)根据e-p曲线，可以求算另一个压缩性指标——压缩模量。它的定义是土在完全侧限条件下的竖向附加压应力与

4、相应的应变增量之比值。土的压缩模量可根据下式计算：亦称侧限压缩模量，以便与一般材料在无侧限条件下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。高中低(三)静荷载试验现场原位试验。可用于测定承压板影响范围内土的承载力和变形模量。如图所示两种千斤顶型式的载荷架，其构造一般由加荷稳压装置，反力装置及观测装置三部分组成。步骤：选择场地；开挖试坑；铺设砂垫层；安装试验设备；加荷载，测读沉降量；再加下级荷载，直到稳定。试验终止：土明显侧向挤出；本级荷载沉降量大于前级的5倍；24小时沉降不能达到稳定；总沉降量与承压板直径之比超过0.06。试验结果：绘制荷载p与稳定沉降s的关系曲线。

5、曲线一般分三个阶段（直线变形、局部剪切和破坏阶段），直线段终点对应的荷载为比例界限荷载，破坏阶段的起点为极限荷载。1、承载力确定一般地基承载力取接近于或稍超过比例界限值。若没有直线段，取s=(0.01~0.015)d对应的荷载作为地基承载力。oabPcrPuSPo承载力SPS=(0.01~0.015)b2、变形模量的确定通常根据p-s曲线的直线变形阶段，求地基土的变形模量，其计算公式如下：如果不出现直线段，可取s=(0.01~0.015)d所对应的荷载代入上式进行计算E0与Es两者有如下关系：二、地基变形的类型（一）地基变形的特征1、沉降量定义：单独基础中

6、心点的沉降量应用范围：单层排架、高层建筑、高耸结构2、沉降差定义：相邻单独基础沉降量的差值应用范围：框架、单层排架结构3、倾斜定义：单独基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值应用范围：高层建筑、高耸结构4、局部倾斜定义：砌体承重结构沿纵向6~10m内基础两点的沉降差与其距离的比值应用范围：砌体承重结构（二）地基变形允许值确定与各种因素有关。有关经验值可查表（三）地基基础设计1、设计等级：甲、乙、丙级2、设计应符合有关规定①均应满足承载力计算②甲、乙应进行地基变形验算③丙级建筑可不做变形验算（除特殊情况之外）④稳定性验算（承受水平荷载、斜坡上、边坡附近建筑

7、物以及基坑工程）⑤抗浮验算（水位埋藏较浅）三、地基最终沉降量计算（简单介绍）按分层总和法计算基本思想在地基沉降计算深度范围内划分为若干分层计算各分层的压缩量，然后求其总和。假定条件假定地基土压缩时不允许侧向变形(膨胀)，即采用侧限条件下的压缩性指标，计算地基沉降量；采用基底中心点下的附加应力进行计算。定义：地基在建筑物附加荷载作用下变形稳定后的沉降量沉降量计算di层hiznσczi-1σcziσzi-1σzi分层确定分层厚度一般取0.4b,此外,土层界面和地下水面也是分层面；沉降计算深度确定地基沉降计算深度的下限，一般取地基附加应力等于自重应力的20%处，

8、对软弱土取10%计算步骤：（1）地基竖向自重应力的计算及自重应力曲