土力学与地基基础工程 教学课件 作者 程建伟 项目三　地基变形的计算.ppt

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1、土力学与地基基础工程项目三　地基变形的计算项目三　地基变形的计算一、土的压缩性二、基础最终沉降量的计算三、建筑物沉降观测与地基允许变形值一、土的压缩性1.土的压缩试验和压缩曲线(1)土的压缩试验　土的室内压缩试验亦称固结试验，是研究土压缩性的最基本方法。(2)试验结果表示方法　如图3-1、图3-2所示，设土样的初始高度为h0，受压后的高度为h，s为压力p作用下土样压缩稳定后的沉降量。一、土的压缩性图3-1　压缩仪的压缩容器图一、土的压缩性图3-2　压缩试验中的土样孔隙比变化一、土的压缩性(3)土的压缩曲线　压缩曲线是室内土的压缩试验成果，它是土的孔隙比与所受压力的

2、关系曲线。图3-3　土的压缩曲线a)e-p曲线　b)e-lgp曲线一、土的压缩性2.土的压缩性指标图3-4　曲线中确定压缩系数一、土的压缩性(1)压缩系数a由图3-3可见，密实砂土的e-p曲线比较平缓，压缩性较大的软黏土的e-p曲线则较陡。1)当a1⁃2＜0.1MPa-1时，属低压缩性土。2)当0.1MPa-1≤a1⁃2＜0.5MPa-1时，属中性压缩性土。3)当a1⁃2≥0.5MPa-1时，属高压缩性土。(2)压缩指数　当采用e-lgp曲线，如图3-3所示，可以看到，当压力较大时，e-lgp曲线接近直线。(3)压缩模量Es根据压缩试验和e-p曲线，可以求得土的另

3、一个压缩性指标——压缩模量Es。一、土的压缩性(4)土的变形模量E0土的变形模量E0是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。二、基础最终沉降量的计算1.分层总和法(1)基本假定　采用分层总和法计算基础最终沉降量时，通常假定地基土是一个均匀、等向的半无限空间弹性体，受荷后不发生侧向变形，即可采用侧限条件下的压缩指标。图3-5　地基最终沉降的分层总和法二、基础最终沉降量的计算(2)计算步骤　将地基变形计算深度zn范围的土划分为若干个分层，如图3-5所示，按侧限条件分别计算各分层的压缩量，其总和即为基础最终沉降量。1)将地基分层　将基础下的土层分为若干薄层，分层的原则是

4、：①不同土层的分界面；②地下水位处；③应保证每薄层内附加应力分布线近似于直线，以便较准确地求出各层内附加应力平均值，一般可采用上薄下厚的方法分层；④每层土的厚度应小于基础宽度的0.4倍。2)计算自重应力　按计算公式σcz=∑ni=1γihi计算出竖向自重应力在基础中心点沿深度z的分布，并按一定比例将其绘于z深度线的左侧。二、基础最终沉降量的计算3)计算附加应力　计算附加应力在基底中心点处沿深度z的分布，按一定比例绘在z深度线右侧。4)确定地基压缩层深度　从理论上讲，在无限深度处仍有微小的附加应力，但其对土体的压缩作用已不大，可以忽略不计。5)计算各分层的自重应力、

5、附加应力平均值　可将薄层底面与顶面的计算值相加除以2，即各分层的自重应力平均值σci=σc(i-1)+σci2和平均附加应力σzi=σz(i-1)+σzi2。6)确定各分层压缩前后的孔隙比　通过各分层平均自重应力、平均自重应力与平均附加应力之和在相应的压缩曲线上查得初始孔隙比e1i、压缩稳定后的孔隙比e2i。二、基础最终沉降量的计算8)计算基础的最终沉降量s(mm)2.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002）推荐的方法(1)地基变形计算的基本公式7)计算各分层土在侧限条件下的压缩量（2）《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002）中的的基本公式

6、二、基础最终沉降量的计算图3-6　《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)推荐的方法计算基础沉降的分层示意二、基础最终沉降量的计算表3-1　沉降计算经验系数表3-2　均布矩形荷载角点下的平均附加应力系数二、基础最终沉降量的计算表3-2　均布矩形荷载角点下的平均附加应力系数二、基础最终沉降量的计算表3-2　均布矩形荷载角点下的平均附加应力系数二、基础最终沉降量的计算(3)地基变形计算深度zn表3-3　Δz厚度选取三、建筑物沉降观测与地基允许变形值1.地基沉降观测(1)沉降观测的意义　建筑物的沉降观测，可以反映地基的实际变形情况及对建筑物的影响程度

7、。(2)需要观测沉降的建筑物1)地基设计等级为甲级的建筑物。2)复合地基或软弱地基上的设计等级为乙级的建筑物。3)加层、扩建建筑物。4)受邻近深基坑开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑物。5)需要积累建筑经验或进行设计反分析的工程。2.地基的允许变形(1)沉降量:指基础中心点的沉降值。三、建筑物沉降观测与地基允许变形值(2)沉降差:指相邻单独基础沉降量的差值。(3)倾斜:指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。(4)局部倾斜:指砌体承重结构沿纵墙6～10m内基础某两点的沉降差与其距离的比值。三、建筑物沉降观测与地基允许变形值表3-4　建筑物的地基

8、变形允许值