土的压缩性与地基沉降计算2

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1、第四章土的压缩性与地基沉降计算一般地基的压缩变形，主要由建筑物荷重产生的附加应力而引起。地基变形计算的目的，在于确定建筑物可能出现的最大沉降量和沉降差，为建筑物设计或地基处理提供依据。在工程计算中，首先关心的问题是建筑物的最终沉降量（或地基最终沉降量），所谓地基最终沉降量是指在外荷作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量，常简称地基变形量（或沉降量）。在地基变形计算中，还需要知道地基沉降与时间的关系，计算不同时间的沉降量。饱水粘性土的变形速率主要取决于孔隙水的排出速度。地基产生变形是因为土体

2、具有可压缩的性能。第一节概述第四章第1页/共46页第二节土的压缩性一、土压缩变形的本质土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性土体的压缩变形实际上是孔隙压缩、孔隙比变小所造成的。在土的压缩过程中，假定土颗粒是不可压缩的，水是不可压缩的，只有孔隙可以压缩。对饱和土而言，土的压缩主要是由孔隙中的水被挤出所致，压缩过程同排水过程一致。孔隙水排出，土的压缩随时间而增长的过程，称为土的固结。第四章第2页/共46页二、土的压缩试验与压缩定律侧限压缩试验（一）压缩试验第四章第3页/共46页压缩曲线是室内压缩实

3、验的成果，它是土的孔隙比e与所受压力P的关系曲线。第四章第4页/共46页压缩性曲线的形状与土样的成分、结构、状态及受力历史等有关。压缩性不同的土，其e-p曲线的形状不同。曲线愈陡，说明压力增加时孔隙比减小得多，土易变形，压缩性愈高。第四章第1页第四章第5页/共46页压缩定律：在压力范围不大时，孔隙比的减小值与压力的增加值成正比。（二）压缩定律压缩系数是表征土压缩性大小的主要指标1.压缩系数第四章第1页第四章第6页/共46页mv与a的单位相同，a表示单位压应力变化引起的孔隙比变化，mv表示单位压应力

4、变化引起的单位体积变化。第四章第1页第四章第7页/共46页2.压缩指数粘性土的Cc值一般在0.1—1.0之间第四章第1页第四章第8页/共46页（一）压缩模量（侧限压缩模量）压缩模量指土在侧限压缩条件下竖向附加压应力与应变增量之比，单位为MPa。三、压缩模量与变形模量第四章第1页第四章第9页/共46页（二）变形模量变形模量指土在无侧限条件下附加压应力与压缩应变之比。载荷试验第四章第1页第四章第10页/共46页载荷试验观测标准：每级加载后，按间隔10、10、10、15、15、30分钟读数，当连续2个小

5、时内，每1个小时的沉降量小于0.1mm时，可加下一级荷载；当出现承压板周围土有明显的侧向挤出或发生裂纹时、当沉降s急剧增大时、当某一级荷载24小时不能达到稳定标准时，即可终止加载；（此前一级荷载为极限荷载）s/b0.06可终止加载。第四章第1页第四章第11页/共46页压缩模量指土在侧限压缩条件下竖向附加压应力与应变增量之比。变形模量指土在无侧限条件下附加压应力与压缩应变之比。表5-1K0、的参考值变形模量与压缩模量的关系第四章第1页第四章第12页/共46页四、天然土层的固结状态固结是指土

6、体在建筑物荷重或自重压力及其它应力作用下，其变形随时间发展至完全稳定的全过程。因此固结是时间的函数。前期固结压力(σp′)是指土层在地质历史上曾经受过的最大有效固结压力。根据前期固结压力划分三类沉积土层第四章第1页第四章第13页/共46页超固结比（overconsolidationratio)OCR=1正常固结土OCR>1超固结土OCR<1欠固结土第四章第1页第四章第14页/共46页（1）从e-logp曲线上找出曲率半径最小的一点A，过A点作水平线A1和A2；（2）作1A2的平分线A3，与e-l

7、ogp曲线中直线段的延长线相交B点；（3）B点所对应的有效应力就是先期固结压力σp′。五、前期固结压力的确定卡萨格兰德方法第四章第1页第四章第15页/共46页（1）先作b点（2）再作c点（3）然后作bc直线（原始压缩曲线）第四章第1页第四章第16页/共46页六、由原始压缩曲线求土的压缩性指标原始压缩曲线是指室内压缩试验e—logp曲线镜修正后得出的符合现场原始土体孔隙比与有效应力的关系曲线。1、正常固结土（1）先作b1点（2）过b1点作一直线（3）再作c点（4）然后作bc直线(原始压缩曲线）2.

8、超固结土第四章第1页第四章第17页/共46页第三节地基沉降量计算地基变形在其表面形成的垂直变形量称为建筑物的沉降量。在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量称为地基最终沉降量。地基各部分垂直变形量的差值称为沉降差。一、单向分层总和法计算地基最终沉降量（一）基本原理计算建筑物基础中心下的地基变形量，假设这时土层只在垂直方向发生压缩变形，而不发生侧向变形，属于一维压缩问题。因而在求得地基中的垂直应力后，可利用室内压缩试验曲线成果，计算地基变形量。分层总和法就是采用土层一维