土力学第四章土的变形性质及地基沉降计算

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1、第四章土的变形性质及地基沉降计算第四章土的变形性质及地基沉降计算引言大家熟悉的铁道校区的教学楼，从变形的角度设计要考虑哪些问题？是否可以计算出若干年后教学楼的沉降？如果地基土的性质不同是不是会发生倾斜？主教学楼和翼楼之间为什么设置有一道缝？施工时候是先建主楼还是先建翼楼？图4.1铁道校区主教学楼§4.1土的弹性变形性质图4.2土中一点的应力状态在应力水平不高时，把地基当成弹性半无限体(semi-infiniteelasticbody)。在垂直方向的应变ez：若土层厚度为hc,则地基沉降S为：考虑三维应

2、力状态下的变形：由，得，代入式中得：备注以熟悉的案例，采用设问法引出本章要研究的问题，让同学们感受到学习本章的重要性。回忆材料力学的内容，然后开始讲解本节内容。三位应力状态下，某一方向的应该如何计算？16第四章土的变形性质及地基沉降计算其中ES称为无侧向膨胀变形模量，或称土的压缩模量(constrainedmodulus)，是有侧向约束条件下的sz与ez之比。E变形模量(modulusofdeformation)，是无侧向约束条件下的sz与ez之比。注意ES与E之间的区别，以往同学们经常将两概念混淆§

3、4.2土的压缩性一、压缩试验土的压缩曲线是通过压缩试验来求得的。图4.3压缩试验图4.4压缩e~p曲线ei=备注师生互动，比较ES与E的大小。本节详细介绍压缩指标，重点是根据压缩试验推导出沉降计算公式。黑板板书公式推导。16第四章土的变形性质及地基沉降计算二、压缩性指标1.土的压缩系数注意：（1）在整个曲线上不是常数，也就是说与压力大小有关。（2）是衡量土压缩性的一个重要指标，大表示土的压缩性大，小表示土的压缩性小。2.体积压缩系数mv(coefficientofvolumecompressibili

4、ty)3.压缩指数(compressionindex)Cc图4.5半对数坐标的压缩曲线4.膨胀指数Cs(swellingindex)。备注在整个曲线上av是不是常数？土的压缩指标与土的压缩性的关系？16第四章土的变形性质及地基沉降计算二、应力历史对粘性土压缩性的影响在e~lgp曲线上，转折点a的横坐标pc是代表土样在历史上所承受过的最大固结压力，故称为前期固结压力(preconsolidationpressure)。根据现存压力与之间的关系,定义先期固结压力与现存固结压力之比为固结比。a.正常固结土(

5、normallyconsolidatedsoil)，历史上没有受到任何冲刷剥蚀或移土。b.超固结粘土(overconsolidatedsoil)c.欠固结粘土(underconsolidatedsoil)，如沿海风吹填土新造成的陆地等。沉降量S为：三、确定先期固结压力和校正压缩曲线图4.6前期固结压力的确定备注讲述应力历史的形成。结合图进行讲解。16第四章土的变形性质及地基沉降计算§4.3试验方法测定土的变形模量一、原位测试确定土的变形模量（modulusofdeformation）1.现场荷载试验(

6、plateloadingtest)对于矩形荷载：，B为矩形压板短边；对于圆形压板：。图4.7静载试验现场照片图4.8静载试验的p~S曲线2.旁压试验(pressuremetertest)(PMT)测定E二、实验室确定土的变形模量目前实验室内常用的方法是利用三轴试验(triaxialcompressiontest)对地基土的原状土样进行试验，以确定土的变形模量。备注根据自己现场荷载试验的经验，详细介绍试验步骤，破坏标准，进一步讲解地基承载力测试。16第四章土的变形性质及地基沉降计算§4.4地基沉降计算一

7、、沉降分析沉降可分为三部分：瞬时沉降(immediatesettlement)主固结沉降(consolidationsettlement)次固结沉降(secondaryconsolidationsettlement)图4.9地基沉降发展过程对于固结沉降常采用分层总和法(layerwisesummationmethod)计算。二、弹性理论公式计算瞬时沉降当地基土层很厚图4.10分层总和法计算沉降三分层总和法1.计算原理S=2.计算厚度的确定当时，该界面为压缩层底。一般房屋基础，3.计算步骤（1）分层每层

8、厚度，当在毛细水表面及地下水表面、不同土层的分界面处必须分层。备注结合该图，对比分析砂土和饱和粘土的沉降随时间的变化。16第四章土的变形性质及地基沉降计算（2）计算各层分界面上的原存压力(土自重应力)(j=1,2,…,i)（3）计算基底净压力（剩余压力）；（4）计算基础中心垂线上各层分界面处的附加应力。（5）确定压缩层底，即比较分界面上的与，当≥5,则该界面为压缩层底。（6）计算每层平均和；（7）用每层土的e~p压缩曲线（如果已知土层的压缩曲线），由可查