软土地基沉降的预测方法

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1、软土地基沉降预测方法主讲人杨太钦指导老师许英姿主要内容一.软土固结沉降机理二.沉降预测方法概述三.基于实测数据的预测方法一软土固结沉降机理1.1软土固结的机理基本概念：土的压缩性－土在压力作用下体积缩小的特性。饱和土的压缩可以看作是孔隙体积减小，孔隙水被排出的性质。以压缩系数a和压缩模量Es来表征。土的固结－土的压缩随时间而增长的过程。与土的透水性密切相关，相同荷载作用下，透水性大的饱和无粘性土可以在短时间内完成固结过程；而粘性土由于透水性差，水分只能慢慢排出，压缩稳定所需时间很长。以固结系数C来表

2、征。因此，压缩和固结的区别在于，固结是土压缩变形的整个过程，与时间有关。由于软土的主要特征表现为：天然含水量高、天然孔隙比大、强度低、透水性弱、压缩性高等。因此，软土地基具有沉降量大，固结完成时间长等不利的工程特性。一般建筑物在施工期间完成的沉降量,对于砂土可认为其最终沉降量已经基本完成。对于低压缩性粘土可以认为已完成最终沉降量的50%～80%;对于中压缩性粘土可以认为已完成20%～40%;对于高压缩性粘性土可以认为完成最终沉降量的5%～20%。由于软土的固结沉降是一个随时间增长的过程，所以需要地基

3、的沉降量进行预测。太沙基一维固结理论固结微分方程Cv为土的竖向固结系数，u为孔隙水压力，z为计算点深度，t为时间有了孔隙水压力u随时间t和深度z变化的函数解，即可求得地基在任一时间的固结沉降。令Sct为地基在某一时刻的固结沉降；Sc为地基的最终沉降。则可定义固结度U为通过推算得单向固结的平均固结度为：其中Tv为竖向固结时间因数H为压缩土层最远的排水距离，单面排水取土层厚度，双面排水取土层厚度一半。1.2软土沉降发展的阶段三维应力状态下，软土地基的沉降经历了三个不同的阶段：1.瞬时沉降（发生阶段）瞬时

4、沉降又称为初始沉降或不排水沉降。可以认为是在加载初期非常短的时间内，饱和软土中的孔隙水尚来不及排出时所发生的沉降。由于孔隙水并没有排出，所以瞬时沉降可以看作软土体处于弹性状态，总体积保持不变，侧向变形增加。2.主固结沉降（发展阶段）当建筑物荷载置于软土地基上后，随着时间的延续，地基土中孔隙水被逐渐排出，超静孔隙水压力逐步减小，土体逐渐压密产生体积压缩变形，进入弹塑性状态，因而地基体系逐渐发生沉降。水流的速率受到土的孔隙压力、渗透性和压缩性的影响，随着孔隙压力的消散，水流的速率将降低，最后孔隙压力消散

5、基本完成，达到不变的有效应力状态．该部分沉降称为主固结沉降。3.次固结沉降（稳定阶段）当主固结沉降完成后，孔隙水压力接近完全消散时，固结过程尚未完全完成。此时土骨架粘滞蠕变开始出现，地基的沉降量将随着时间的推移而继续增加，但沉降速率逐渐变小。次固结沉降常常远小于主固结沉降，但是当软土深厚，尤其是含有胶态腐殖质等有机质时，次固结应予以重视。最后，当沉降时间足够长时，沉降量达到极限状态，沉降速率降为零，此时的沉降量为地基的最终沉降量。某软土地基的s-t曲线：1.3影响软土沉降的因素太沙基的一维固结理论虽

6、然给出了固结沉降与时间的关系，但是由于固结理论本身的假设条件及计算指标的真实性等方面存在的问题,使得理论计算的沉降～时间的变化与实测结果比较,难以一致，甚至大相径庭。实际工程中，由于受许多不确定因素的影响，软土的沉降与时间是一种复杂的非线性关系。影响软土地基沉降的因素主要有：1.地基土性质和厚度。软土的压缩性，渗透性和孔隙比等性质都直接影响固结沉降的过程；相同荷载下软基的厚度不同，产生的沉降量就不同。2.排水条件。在沉降的三个阶段中，主固结沉降是一个排水固结的过程，孔隙水排出从而土体得到密实。因此，

7、排水条件和渗流路径就会影响软土地基的沉降快慢。3.建筑物荷载。显而易见，同样的地基，荷载越大那么达到某一沉降量所需时间就越短。4.施工因素。施工中的扰动和震动都会对地基沉降产生影响。二软土地基沉降预测方法概述由于种种原因,建筑物在建期间或已建成投入使用时,基础出现过大沉降或不均匀沉降使建筑物产生偏斜而成危房,这样的事件时有发生。因此在工程实际中,不仅需要对地基进行验算和设计，还需要对各个时间的沉降量进行预测，预测建筑物在施工和使用期间的地基沉降量有着极其重要的意义。目前软土地基沉降的计算和预测方法主

8、要分为三大类：1.解析法。分层总和法是建立在一维变形假定上的软基变形计算方法,即在地基压缩层范围内,按土的特性及应力状态分成若干层,然后利用侧限条件下土的压缩性指标计算各分层的压缩量,最后求其总和。由于一维变形的假定与实际变形情况有差异,导致计算结果与实测数据往往有较大偏差，但是计算较简便，常用于计算最终沉降量。最终沉降量s为：分别为第i层的压缩系数，平均附加应力，孔隙比，压缩模量和分层厚度2.数值法。根据固结理论，结合各种土的本构模型，计算地基最终沉降量的各种有限元