土的压缩性与基础的沉降(2)

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1、第四章土的压缩性与基础的沉降第一节   土的压缩性一、土的压缩性的概念：概念：   建筑物荷载作用或者其它原因引起土中应力增加，会使地基土体产生变形，变形的大小与土体的压缩性有直接的关系。土在压力的作用下，体积缩小的特性为土体的压缩性。土的压缩变形原因：   土的压缩变形主要是由于外荷载增加，导致地基土中附加应力增加，导致地基土中产生附加的有效应力，有效应力导致土颗粒之间相互错动而发生压缩变形，孔隙水压力不引起压缩变形，但孔隙水压力转化为有效应力后会产生压缩变形。土的压缩量的组成：   土中固体颗粒的压缩和土中水的压缩   土中孔隙水和孔隙气体的排出土体压缩的实质：   

2、土体在外荷载作用下被压缩，土粒产生相对移动并重新排列，与此同时土体孔隙中部分水和气体被排出，从而引起孔隙体积减小。二、压缩试验   为了研究土的压缩特性，在试验室通常进行压缩(固结)试验，测定土的压缩性指标。试验仪器：侧限压缩仪试验原理：由于土体侧向受到环刀的限制，因此不能在侧向发生任何变形，只能在竖直方向上产生压缩变形。利用不同压力作用下压缩稳定时的孔隙比之间的关系绘制相应曲线，通过曲线确定土体的压缩特性。三、压缩性指标e-p曲线：根据土体在各级不同压力p作用下，达到压缩稳定的孔隙比e，绘制出的e-p曲线为压缩曲线。   压缩曲线反映土体受压后的压缩特性，压缩曲线愈陡，

3、土体的压缩性愈高，压缩曲线愈平缓，土体的压缩性愈低。压缩系数(a)：利用单位压力增量所引起的孔隙比的改变，即压缩曲线的割线斜率来表征土体压缩性高低，压缩曲线的斜率即为压缩系数。压缩系数表示单位压力增量作用下土的孔隙比的减小量，因此压缩系数越大，土的压缩性就越大，但土的压缩系数不是常数，而是随割线位置的变化而不同。   我国《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)取p1＝100kPa，p2＝200kPa对应的压缩系数a1－2判别土的压缩性。  a1－2＜0.1MPa－1土属于低压缩性土  0.1MPa－1≤a1－2＜0.5MPa－1土属于中压缩性土  a1－2≥

4、0.5MPa－1土属于高压缩性土压缩模量(Es)：土体在侧限条件下，竖向压应力与竖向总应变的比值。                                      变形模量(E)：土体在无侧限条件下，竖向压应力与竖向总应变的比值。第二节地基最终沉降量计算一、分层总和法  基本假定    地基是均质、各向同性的半无限线性变形体，可按弹性理论计算土中应力    在压力作用下，地基土不产生侧向变形，可采用侧限条件下的压缩性指标  单一压缩土层的沉降计算    土体受到压力增量△p作用，相应的孔隙比由e1降低为e2，产生沉降量为  单向压缩分层总和法计算  分层总和法步

5、骤a.根据建筑物基础形状，确定基底压力的大小和分布；b.对地基土进行分层；c.确定地基土中自重应力和附加应力大小和分布；d.根据自重应力和附加应力大小和分布确定地基沉降计算深度；e.根据每层的平均自重应力和平均附加应力，确定每层的压缩沉降量；f.通过叠加每层的压缩量，得到地基的总沉降量。二、《规范》法    在分层总和法的基础上，采用平均附加应力系数，并引入地基沉降计算经验系数a，得到规范法计算方法。    均质地基土，在侧限条件下，压缩模量Es不随深度而变，从基底至深度z的压缩量为                           将地基土分层后，第i层的压缩量为△s

6、i                       根据分层总和法的相应原理，同时引入经验系数ys，得到《规范》法计算地基沉降量公式               第三节地基沉降与时间的关系一、应力历史对沉降的影响土的回弹与再压缩特性    土的卸荷回弹曲线不与原压缩曲线重合，说明土不是完全弹性体，其中有一部分为不能恢复的塑性变形。    土的再压缩曲线比原压缩曲线斜率要小得多，说明土经过压缩后，卸荷再压缩时，其压缩性明显降低。    粘性土沉降的组成：瞬时沉降、固结沉降、次固结沉降                              土的应力历史对土压缩性的影响    

7、土的应力历史是指土体在历史上曾经受到过的应力状态，土体在历史上受到过的应力状态不同，它所表现出的压缩特性也存在差别，因此土的应力历史对压缩性影响显著。根据土体现时受到的应力p0与历史上曾受到最大应力pc(先期固结压力)的相比较把粘性土分成三种基本类型。现时土压力p0＝先期固结压力pc正常固结土现时土压力p0＜先期固结压力pc超固结土现实土压力p0＞先期固结压力pc欠固结土二、有效应力原理    在某一压力作用下，饱和土的渗透固结过程就是土体中各点孔隙水压力不断消散，附加有效应力相应增加的过程。即孔隙水压力逐渐向有效应力转化的过