土的压缩性和沉降计算

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1、第一节概述一、土的压缩性土的压缩性是指在外荷载作用下，土体体积变小的性质.它反映的是土中应力与其变形之间的变化关系，是土的基本力学性质之一。土体压缩变形一般包括：①孔隙体积的减小；②孔隙中水被压缩；③土粒本身被压缩。二、沉降的概念建筑物作为外荷载作用于地基上，使地基中产生附加应力，而附加应力的产生致使地基土出现压缩变形，通常将建筑物基础随地基产生的竖向变位称之为沉降。沉降量的大小荷载作用情况土的压缩性第二节有效应力原理有效应力孔隙水压力有效应力原理包含了两个内容：一是土的有效应力等于总应力减去孔

2、隙水压力；二是仅仅作用在骨架上的有效应力才是影响土的变形和强度的决定因素。第三节土的压缩性指标和确定方法一、室内固结试验1.试验方法根据压缩过程中土样变形与土的三相指标的关系，可以导出试验过程孔隙比e与压缩量的关系，从而可绘制出土样压缩试验的e-p曲线及e-lgp曲线等。2.压缩性指标（1）压缩系数a压缩系数愈大，土的压缩性愈高。压缩系数a值与土所受的荷载大小有关。工程中一般采用100～200kPa压力区间内对应的压缩系数a1-2来评价土的压缩性。a1-2<0.1MPa-1属低压缩性土；0.1M

3、Pa-1≤a1-2<0.5MPa-1属中压缩性土；a1-2≥0.5MPa-1属高压缩性土。（2）压缩模量Es土在完全侧限的条件下，竖向应力增量△P与相应的应变增量△的比值。反映了土体在无侧膨胀条件下抵抗压缩变形的能力，E值越大，说明了土的压缩性越小。（3）压缩指数Cc在e-lgp曲线中可以看到，当压力较大时，e-lgp曲线接近直线。将e-lgp曲线直线段的斜率用Cc来表示，称为压缩指数。压缩指数Cc与压缩系数a不同，它在压力较大时为常数，不随压力变化而变化。Cc值越大，土的压缩性越高，低压缩性土

4、的Cc一般小于0.2，高压缩性土的Cc值一般大于0.4。二、现场荷载试验1.试验方法现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量s，将上述试验得到的各级荷载与相应的稳定沉降量绘制成p-s曲线，即获得了地基土载荷试验的结果。加载由小到大分级进行，每级增加的压力值视土质软硬程度而定，对较松软的土，一般为10—25kPa；对较坚硬的土，一般按50一lOOkPa的等级增加。每加一级荷载，必须待沉降基本稳定时，量测承压板的沉降量后，再加下

5、一级荷载。沉降基本稳定，通常指：对于粘性土，30min内的沉降值小于0.05mm；对于砂性土30min内的沉降值小于0.1mm。2.地基变形模量在p-s曲线中，当荷载p小于某数值时，荷载p与载荷板沉降之间基本呈直线关系。在这段直线关系内，可根据弹性理论计算沉降的公式反求地基的变形模量E0：三、旁压试验用于测定地下较深土层的压缩性指标。将竖向加载改为水平方向加载，试验原理基本同荷载试验。第四节分层总和法计算基础沉降量最终沉降量最终沉降量是指建筑物地基从开始变形到变形稳定时基础的总沉降值。分层总和法

6、是将地基土在一定深度范围内划分成若干薄层，先求得各个薄层的压缩量，再将各个薄层的压缩量累加起来，即为总的压缩量。计算沉降时，由于采用了一系列计算假定，还需对总的压缩量根据经验进行修正。一、计算假定1.地基中划分的各薄层均在无侧向膨胀情况下产生竖向压缩变形。2.基础沉降量按基础底面中心垂线上的附加应力进行计算。3.对于每一薄层来说，从层顶到层底的应力是变化的，计算时均近似地取层顶和层底应力的平均值。4.只计算“压缩层”范围内的变形。所谓“压缩层”是指基础底面以下地基中有显著变形的那部分土层。二、计

7、算公式1.各薄层压缩量计算公式设第i薄层土的竖应力从p1i增加到p2i，其变形稳定后的压缩量为△si，薄层厚度为hi，由压缩模量的定义知：2.各薄层压缩量求和公式基础的总沉降量就是在压缩层范围内各薄层压缩量的总和3.基础总沉降量的规范公式由于采用了一系列计算假定，求出的总压缩量与工程实际有一定出入，故现行规范用经验系数进行修正。三、计算步骤地基土分层成层土的层面及地下水面是当然的分层界面，分层厚度一般不宜大于0.4b（b为基底宽度）。计算各分层界面处土自重应力和基底中心下竖向附加应力。土自重应力

8、应从天然地面起算。确定地基沉降计算深度（或压缩层厚度）计算各分层土的压缩量。叠加计算基础的平均沉降量。确定压缩层的计算深度确定压缩层的计算深度压缩层的计算深度一般要经过试算才能得到。规范规定：如已确定的计算深度下有较软土层时，尚应继续计算，直到软弱土层中1米厚的压缩量满足下式要求为止某水中基础如图所示，基底尺寸为6m×12m，作用于基底的中心荷载Ⅳ：17490kN(只考虑恒载作用，其中包括基础重力及水的浮力)，基础埋置深度h=3.5m，地基上层为透水的亚砂土，其r=19．3lkN／m3，下层为硬