[工学]土的压缩性与基础的沉降计算

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1、第四章土的压缩性与基础的沉降计算1概述2土的压缩性3无侧向变形条件下的压缩量公式4基础的沉降计算5基础的沉降计算的e-lgp曲线法概述土具有压缩性荷载作用地基发生沉降荷载大小土的压缩特性地基厚度一致沉降（沉降量）差异沉降（沉降差）影响结构物的安全和正常使用地基沉降的原因计算的目的工程实例墨西哥城基坑开挖引起沉降11层建筑4层建筑新建筑引起原有建筑物开裂建筑物立面高差过大建筑物过长（长高比过大）土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的性能压缩量的组成固体颗粒的压缩土中水的压缩空气的排出水的排出占总压缩量的1/4

2、00不到，忽略不计压缩量主要组成部分说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果土的压缩性无粘性土粘性土透水性好，水易于排出压缩稳定很快完成透水性差，水不易排出压缩稳定需要很长一段时间土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程土的压缩性一、室内压缩试验（固结试验）固结仪刚性护环加压活塞透水石环刀底座透水石土样荷载注意：土样在竖直压力作用下，由于环刀和刚性护环的限制，只产生竖向压缩，不产生侧向变形低压固结仪常规加荷等级p为：50、100、200、300、400kpa。每级荷载要求恒压要求恒压24小时

3、，称慢速压缩试验法高压固结仪常规加荷等级p为：500、600、700kpa…。在实际工程中，为减少室内试验工作量，每级荷载恒压1~2小时测定其压缩量，在最后一级荷载下才压缩到24小时，称快速压缩试验法。研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律Vv＝e0Vs＝1H0/(1+e0)H0Vv＝eVs＝1H1/(1+e)H1s土样在压缩前后变形量为s，整个过程中土粒体积和底面积不变p二、e-p曲线土粒高度在受压前后不变整理其中根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线，为压缩曲线e0eppee-p曲线曲

4、线A曲线B曲线A压缩性＞曲线B压缩性根据e-p曲线可以得到三个压缩性指标：1.压缩系数a2.压缩模量Es3.体积压缩系数mV1.压缩系数ap1p2e1e2M1M2e0epe-p曲线△p△e《规范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性a1-2＜0.1MPa-1低压缩性土0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1中压缩性土a1-2≥0.5MPa-1高压缩性土2.压缩模量Es土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为侧限压缩模量说明：土的压缩模量Es与土的的压缩系

5、数a成反比，Es愈大，a愈小，土的压缩性愈低体积压缩系数mv：单位压应力引起的体积变化3.体积压缩系数mve0e1e2e30p1p2p3时间t时间t压力p孔隙比ep2p1p3土的变形特性（1）土的压缩过程需经历一定时间才能完成，其原因是土中水和气体的排出及土结构排列的调整需要一定的时间。ep软粘土密实砂土e0e0（2）砂土达到压缩稳定所需的时间要比黏土短的多。e0bcpoi压力p孔隙比e0aa’弹性变形塑性变形（3）土的压缩变形包括弹性变形和塑性变形两部分。e0ep（4）土的压缩性随着压力的变形而减小e-l

6、gp曲线及有关指标当采用半对数的直角坐标来绘制室内侧限压缩试验e-p关系时，就得到了e-lgp曲线。三、现场载荷试验当遇到以下情况时使用现场试验：（1）地基土为粉、细砂，取原状土样很困难；（2）地基为软土，土样取不上来；（3）土层不均匀，土试样尺寸小，代表性差。承压板有足够刚度，面积不应小于0.25m2,软土不应小于0.5m2,基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的三倍。地基土现场荷载试验p-s曲线无侧向变形条件下的压缩量公式地基变形的计算方法弹性理论法分层总和法——最常用应力历史法斯肯普顿-比伦法应力路径法有

7、限元法最终沉降量S：t∞时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量，不考虑沉降过程。计算方法：以一维侧限应力状态土的压缩特性为基础的分层总和法分层总和法基本假定和基本原理：假设基底压力为线性分布；附加应力用弹性理论计算；侧限应力状态，只发生单向沉降；只计算固结沉降，不计初始沉降和次固结沉降；将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降量为各层沉降量之和。理论上不够完备，缺乏统一理论；单向压缩分层总和法是一个半经验性方法。天然土层弹性的线性变形弹性理论计算附加应力简化假设计算地基变形量只考虑固结沉降量体积高度体积高度体积

8、高度体积高度d地面基底1、分层计算的原因：①土层性质不同；②精度要求。2、压缩层的确定①一般土层：σz=0.2σs；②软粘土层：σz=0.1σs；③一般房屋基础：Zn=B(2.5-0.4lnB)；④基岩或不可压缩土层。沉降计算深度基础的沉降计算(1)求出基底压力p和基底净压力p0；(2)地基分层Hi；(3)确定各分层面上自重应力s分布；(4)确定地基中附加应力z分布；(5)确定计算深度zn；(6)计算平均自