土力学-第3章土的压缩与地基沉降计算2

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1、第三章土的压缩性与地基沉降计算第一节土的压缩性第二节地基最终沉降量计算第三节地基变形与时间关系第四节建筑物的沉降观测与地基容许变形值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）建筑物上部结构产生附加应力影响结构物的安全和正常使用3.2.1概述土的特点（碎散、三相）沉降具有时间效应－沉降速率工程实例（墨西哥城）地基的沉降及不均匀沉降意大利比萨斜塔基坑开挖，引起阳台裂缝修建新建筑物：引起原有建筑物开裂§3.2.2地基变形的弹性力学公式集中力作用任意载荷面由集中力

2、公式积分获得：对于均布矩形载荷或圆形载荷，可统一表达为：3.2.3地基最终沉降量的计算最终沉降量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。不可压缩层可压缩层σz=pp1、基本假定和基本原理理论上不够完备，缺乏统一理论；单向压缩分层总和法是一个半经验性方法。一、分层总和法（a）假设基底压力为线性分布（b）附加应力用弹性理论计算（c）只发生单向沉降：侧限应力状态（d）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降（e）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：为了弥补假定所引起误

3、差，取基底中心点下的附加应力进行计算，以基底中点的沉降代表基础的平均沉降2、基本公式一、分层总和法在厚度为的土层上面施加连续均匀荷载，由上述假定，土层在竖直方向产生压缩变形，而没有侧向变形，从土的侧限压缩试验曲线可知竖向应力由增加到，将引起孔隙比从减小到，可得:式中、—压缩前后土层厚度，m；、—土体受压前后的稳定孔隙比。又,的式中—地基最终沉降量，m；—压缩模量；—压缩系数；—土层厚度，m；—土层厚度内的平均附加应力。先将地基土分为若干土层，各土层厚度分别为h1,h2,h3,……,hn。计算每层土的压缩量s1

4、,s2,s3,….,sn。然后累计起来，即为总的地基沉降量s。3、具体方法4.计算原理计算自重应力计算基底压力p增加应力地基附加应力由e-p曲线，求e计算公式：最终沉降量：各分层沉降量：附加应力平均值附加应力平均值3、计算步骤：d地面基底pp0d自重应力附加应力沉降计算深度sziziHi(a)分层。分层的原则是以0.4b为分层厚度，同时必须将自然分层处和地下水处作为分层界限。(b)计算原地基中自重应力分布(c)基底附加压力p0p0=p-d(d)确定计算深度zn①一般土层：σz=0.2σsz；②软粘土

5、层：σz=0.1σsz；③基岩或不可压缩土层。(e)计算每层沉降量Si计算各层土的平均自重应力与平均附加应力，在根据压缩曲线确定响应的初始孔隙比和压缩稳定后的孔隙比，计算出各层的压缩量。(f)计算最终沉降量。二、《建筑地基基础设计规范》方法在总结大量实践经验的基础上，对分层总和法的计算结果，作必要的修正。《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）提出的一种计算方法——简称“规范法”。规范》法的实质：(1)引入平均附加应力系数的概念(2)引入一个沉降计算经验系数ψs则修正后的地基沉降量为：软粘土（应力

6、集中）S偏小,Ψs>1硬粘土（应力扩散）S偏大,Ψs<1沉降经验修正系数1.计算原理设地基土层均质、压缩模量不随深度变化，则：，A—应力面积《规范法》地基沉降计算简图基底附加压力深度Z范围内竖向附加应力面积A的等代值深度Z范围内竖向附加应力系数2.地基沉降深度计算对于地基的计算深度，即受压层深度，可分两种情况：⑴无相邻荷载的基础中点下:式中b-基础宽度，适用于1m~50m范围。⑵存在相邻荷载影响:：在计算深度zn范围内，第i层土的沉降值：在zn处向上取厚度△z土层的计算沉降量，△z按规定确定。计算层厚度△z值

7、的选取：例.3-1已知柱下独立方形基础，基础地面尺寸为2.5m*2.5m,埋深2m，作用于基础上（设计地面标高处）的轴向荷载F=1250kN，有关地基勘察资料与基础剖面见图3-7.用单向分层总和法计算基础中点做种沉降量。(注：地下水水位以下给出的各层土的饱和重度）解（1）计算分层厚度。每层厚度hi<0.4b=1.0m,这里按1.0m分层。（2）计算地基中土的自重应力。自重应力从天然地面算起，z自基地标高算起。（3）基地压力计算。基础地面以上，基础与填土的混合重度为20kN/m^3.例.3-1已知柱下独立方形基

8、础，基础地面尺寸为2.5m*2.5m,埋深2m，作用于基础上（设计地面标高处）的轴向荷载F=1250kN，有关地基勘察资料与基础剖面见图3-7.用单向分层总和法计算基础中点做种沉降量。解（4）基地附加压力计算。（5）基础中点下地基中竖向附加应力计算。用脚点法计算，过基地中心将荷载面四等分，l=1.25m,b=1.25，l/b=1,m,,由表2-5确定后，计算结果见下表：Z(m)z/(0.5b)000